Среда, 24 апреля, 2024

16+

Елена Карпович: «Есть такие задачи, связанные с изучением Марса, которые могут быть решены с помощью самолета, а не вертолета, стационарной платформы или ровера»

Время на чтение 8 мин.

Исследование других планет (в частности, Марса) — задача, которая стоит перед мировым научным сообществом десятки лет. И с каждым годом ученые все ближе и ближе к ее реализации. Ведь прямо сейчас на Марсе летает вертолет, перемещаются марсоходы, которые собирают пробы грунта и изучают рельеф, функционирует стационарная станция, орбитальные аппараты… И МАИ планирует сделать свой вклад в этом исследовательском направлении — уже сейчас ученые университета занимаются разработкой беспилотного самолета для изучения Марса. О том, как продвигается работа, каким будет этот беспилотник и когда ожидать ощутимых результатов, поговорили с соавтором проекта, младшим научным сотрудником МАИ, преподавателем Еленой Карпович. 

Елена Карпович: «Есть такие задачи, связанные с изучением Марса, которые могут быть решены с помощью самолета, а не вертолета, стационарной платформы или ровера»
Елена Карпович и Джахид Гуереш

Елена Карпович — инженер-конструктор корпорации «Иркут», преподаватель и младший научный сотрудник Московского авиационного института. В МАИ Елена преподает, занимается научной работой, техническими переводами, пишет научные рецензии. 

— Елена, расскажите, как вы оказались в МАИ и почему сферой своей деятельности выбрали авиастроение?

В отношении меня этот вопрос особенно актуален, поскольку по первому образованию я филолог. В 2010 году окончила МГУ с дипломом преподавателя новогреческого языка и византийской литературы. И… получив этот диплом, в тот же день отнесла его в приемную комиссию МАИ.

Почему авиастроение? Моя семья вся такая — инженеры. И еще на 3 курсе МГУ я поняла, что свою жизнь хочу посвятить творческой, интересной, наукоемкой работе, которая бы требовала интенсивного самообучения в течение всей жизни. И — главное — вложенные усилия в итоге должны выливаться в физически ощутимый, полезный результат. Мне сложно было реализовать эти потребности на филфаке, поэтому я осознанно приняла решение пойти в МАИ — на самолетостроение. Здесь я окончила специалитет по проектированию самолетов, магистратуру по аэродинамике, аспирантуру, защитила диссертацию и сейчас здесь являюсь старшим преподавателем, младшим научным сотрудником. 

— Вы являетесь соавтором проекта беспилотника для исследования Марса. А как родилась его идея?

Идея принадлежит моему коллеге Джахиду Гуерешу. И появилась она после исторического полета Ingenuity на Марсе, который состоялся 19 апреля 2021 года. Так, на Марсе летает вертолет… Мы же работаем над проектом беспилотного летательного аппарата с фиксированным крылом, который займет свою уникальную нишу среди аппаратов, уже работающих на Марсе. 

— Расскажите немного о команде, которая работает над проектом.

Идея появилась у Джахида. Вместе мы готовили заявку на конкурс Российского научного фонда. Это было летом 2021 года, а через полгода мы узнали, что оказались в числе 25 команд из 300, кому повезло и чей проект был отобран для дальнейшей работы и получения гранта. 

Оказалось, самое сложное — это найти людей и сделать так, чтобы их энтузиазм и желание вкладываться в проект не угасали.

В данный момент в нашей команде научной работой занимаются три человека. Джахид специализируется на вычислительной аэродинамике; я занимаюсь вопросами общего и аэродинамического проектирования, связями с общественностью; третий участник проекта — сотрудник одного из наших космических предприятий. Проект междисциплинарный, поэтому мы много работали над тем, чтобы в нашей команде появился специалист по космической технике. Он помогает нам грамотно соединить космическую и авиационную части нашего проекта. Четвертый участник проекта занимается администрированием. 

— На какой стадии работа?

Проект посвящен исследованию концепции. От нас никто не ждет, что в конце гранта, а это конец 2024 года, будет готов аппарат, который можно отправлять на Марс. Но в любом случае в финале у нас будет летающая модель. 

В данный момент мы рассматриваем различные конфигурации: аэродинамическую схему крыла, типы силовых установок; пытаемся понять, какой вариант окажется наиболее рациональным с различных точек зрения. Параллельно ведем экспериментальную работу в аэродинамической лаборатории МАИ. Одна из аэродинамических схем, которую мы рассматриваем на данный момент, — коробчатая схема. У нас есть продувочная модель, и в применении к нашему проекту продолжаем ее исследования, в частности, с вращающимся винтом, с винтом в кольце. Таким образом, теоретическую, проектировочную и экспериментальную части в итоге соберем в один работающий проект. 

— С каким результатом планируете прийти к концу 2024 года?

Результат нашей работы в очень серьезной степени будет зависеть от пожеланий ученых, которые занимаются исследованиями Марса. В частности, мы сотрудничаем с учеными Института космических исследований (ИКИ РАН), они дополняют нашу статью по техническому заданию своими предпочтениями относительно полезной нагрузки (определяют, какое научное оборудование будет размещено на борту). Эта полезная нагрузка, космическая миссия и определят технический облик летательного аппарата. 

К концу 2024 года планируем построить модель, которую поднимем на стратостате на высоту 32 километра, чтобы испытать функции летательного аппарата в условиях, приближенных к реальным. 

— Какие варианты схем самолета рассматриваете?

Первый — это вариант одноразового беспилотника так называемой нормальной схемы, когда хвостовое оперение расположено за крылом. Это будет одноразовый самолет, ведь сегодня на Марсе нет взлетно-посадочной полосы… На определенной высоте он высвободится из посадочного модуля, перейдет в горизонтальный полет, выполнит заданные научные задачи, возможно, совершит более-менее мягкую посадку. И если этот вариант окажется реализуемым, дальше этот самолет будет работать как дополнительная к основной стационарная платформа. Он будет транслировать научные данные на орбитальный аппарат и на Землю через основную платформу. И, кстати, это существенно облегчит самолет, ведь чем меньше требования к радиопередатчику, тем меньше его габариты, вес. А это для нас критически важно. 

Второй вариант — конвертоплан. Здесь пригодится наша коробчатая схема. Если расчеты покажут, что такой вариант реализуем, поскольку марсианский климат и атмосфера существенно отличаются от земных, и не в лучшую сторону, то наш самолет сможет вертикально взлетать, зависать, переходить в горизонтальный полет и выполнять широкий спектр научных измерений. Конвертоплан сядет на поверхность Марса вместе со стационарной платформой и с нее будет взлетать. 

 А чем конвертоплан отличается от вертолета?

Конвертоплан — это самолет с возможностью вертикального взлета и посадки.  В отличие от вертолета, конвертоплан имеет фиксированное крыло для создания подъемной силы в горизонтальном полете. Крыло обеспечивает большую дальность полета и большую грузоподъемность. 

— Чем ваш беспилотник будет отличаться от существующих решений и проектов? 

Уникальность будет заключаться в выполняемых функциях, поскольку ни один из работающих на Марсе аппаратов не может исследовать, например, наклонные стены кратеров, их минеральный состав. Конвертоплан сможет решать такие задачи, если позволит силовая установка. 

Также мы рассматриваем вариант изучения свойств пограничного слоя атмосферы Марса, поскольку стационарные платформы и марсоходы имеют ограниченную высоту, а орбитальные аппараты не могут исследовать все интересующие ученых параметры нижних слоев атмосферы. 

— Есть ли аналоги вашей разработки?

В своей работе мы ориентируемся на опубликованные данные, в основном NASA. В 1960–80 годах NASA были создано несколько разных проектов, но ни один из них не был реализован. Как правило, любая космическая миссия, в частности, направленная на изучение далеких планет, — это очень большие инвестиции. Если степень риска проекта высока, то с большой вероятностью его отвергнут. 

По осуществляемым сейчас марсианским миссиям статистика такова: вероятность успешного осуществления марсианской миссии (когда получены научные данные) составляет 55%. Потому любые технические решения, которые закладываются при создании космических аппаратов, должны быть глубоко отработаны на Земле. 

— Есть ли партнеры?

Главная организация, которая может быть заинтересована в нашей разработке, это «НПО Лавочкина», и мы уже ознакомили его инженеров с промежуточными результатами нашей работы. Кроме того, мы участвовали в научном семинаре в ИКИ и продолжаем работать со учеными института. Мы обсуждали возможность установки на наш беспилотник комплекта метеорологического оборудования с коллегой из Института физики атмосферы. Мы консультируемся и с нашими маевскими специалистами. 

— Что будет с разработкой дальше, после окончания гранта?

Многое зависит от нас, нашей веры в проект. Если мы сможем показать, что концепция реализуема, то сможем заинтересовать космические организации. И тогда начнется большая работа: эскизный проект, рабочий проект, а потом испытания и производство… 

Оставьте ответ

Пожалуйста, введите свой комментарий!
Пожалуйста, введите ваше имя здесь