なぜヘリコプタースカウト用の火星2020探査機に太陽電池を搭載した着陸プラットフォームはありませんか?

2018年5月、火星ヘリコプタースカウト(MHS)が火星2020ミッション

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著者:NASA/JPL-Caltec。

それは1.8kgの質量と1.2mの同軸ローター直径を持つ太陽光発電ヘリコプター無人機です。

ヘリコプターの設計と開発に関するこの最新号

ヘリコプターは、太陽電池パネルによって毎日充電されるリチウムイオンバッテリーシステムによって駆動されます。バッテリー内のエネルギーは、冷たい火星の夜に生き残るためにヒーターを操作するだけでなく、90秒間から数分間続く短い飛行中にヘリコプターのアクチュエーターや航空電子工事を操作するためにも使用されます。操作の緯度と火星の季節によっては、太陽電池パネルを通してこのバッテリーを再充電することは、1つのソール(複数のソル(火星の日))にわたって起こる可能性があります。

オンボードソーラーパネルは、 544 cm $ ^ 2 $
のアクティブセル面積を持ち、同軸ローターの中央に配置されています。

36 Wh
利用可能なバッテリー容量では、夜間の生存エネルギー使用量は 21
Wh
と約 10飛行可能です。

マーズ2020ローバーの後部に配置された伸縮式ランディングプラットフォームで太陽電池でバッテリーを充電することで、ヘリコプターの日々の飛行時間と頻度を大幅に向上させることはできませんでしたか?

2 x
2メートルのプラットフォームでは、このようなシンプルなデモンストレーションモデルでも、1.2メートルの同軸ローター直径を持つヘリコプターでは着陸が難しくありません。

たとえば、表面積が 40,000 cm $ ^ 2 $
の場合、ヘリコプターのバッテリーの充電は、このプラットフォームでは1日4回以上簡単に行えます。夜間はスカウトがローバーの車内エネルギーで暖かく保つことができます。

スタンドアローンのヘリコプターとは対照的に、スカウトはプラットホームを使用して、飛行機のために利用可能なすべてのバッテリー容量を一度に使用することができます。

さらに、異なる方向の複数のフライトを1日以内に行うことができ、探査能力を大幅に向上させることができます。

また、ローバーとその楽器のためにはるかに多くのエネルギーを持つことが有利です。

ベストアンサー

火星ヘリコプタースカウトは火星で空中車両を操縦することが可能であることを示すデモの使命である。それはわずか1.8キロの総重量のような非常に限られた機能を持っています。

  • ヘリコプターは単なる追加機能ですが、ミッションの不可欠な部分のようなものではありません。繊細な測定装置を備えたローバーの上に2kgの材料を挟むことは、完全に安全なことではありません。したがって、ヘリコプターはローバーとの安全な距離でのみ作動するように計画されています。

  • 上に着陸する場合は、ヘリコプターを固定する手段も必要です。ローバーが斜面を登っていると想像してください。上に空のバッテリーが付いているヘリコプターが滑り落ち、脚の一つが車輪についてしまいます。

  • 加速度センサーやカメラより高度なセンサーが搭載されていない可能性があります。別の構造の上に正確に着陸するには、リアルタイムの画像処理とガイダンスが必要です。

  • ヘリコプターは、ソフトランディングを行わないように構築されていますが、1.1mまでの有効高さから落とされます(0.3 m +
    2.5 m/sの速度、 Mars Helicopter Technology Demonstrator

  • 編集された質問で提案された4㎡のプラットフォームは、プロジェクト全体に多くの複雑さを加えるでしょう。衛星で使用される典型的なパネルは、火星に必要な追加の補強を考慮せず、ヘリコプターを支持するために1平方メートルあたり約2kgの重さである。要するに、パネルを展開するのに必要なエレクトロニクスとメカニックがあります。私は少なくとも15
    kg、現在のデザインの8倍以上の総重量を想定しています。

私は火星への将来の拡張ヘリコプターの使命はあなたが提案したような計画を使用する可能性が非常に高いと思うが、この小規模のデモの使命はちょっと早すぎる。

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