NASA випробувало надлегку радіолокаційну антену для майбутніх марсіанських гелікоптерів проєкту SkyFall. Три апарати цієї місії мають дослідити поверхню Марса з повітря та шукати неглибоко залягаючий водяний лід, який у перспективі може стати джерелом води, кисню та компонентів ракетного палива для пілотованих експедицій.
Джерело зображень: NASA
Орбітальні радари здатні виявляти потужні поклади льоду на глибині в десятки метрів, однак вони значно гірше досліджують верхні кілька метрів ґрунту. Місія SkyFall має розв’язати цю проблему, виконуючи польоти низько над поверхнею та отримуючи більш детальні радіолокаційні знімки марсіанського реголіту.
Георадар гелікоптерів працюватиме в надзвичайно широкому діапазоні від 500 до 2500 МГц, що відповідає довжинам хвиль приблизно від 60 до 12 см. Низькочастотна частина діапазону дозволить зондувати ґрунт на глибину до кількох метрів, а вищі частоти дадуть кращу роздільну здатність верхніх шарів і деталей поверхні. Головною проблемою виявилася антена: звичайна конструкція для таких частот мала б довжину близько 48 см, тоді як відстань від нижньої частини корпусу гелікоптера до поверхні при посадці становить лише близько 15 см. Тому антену вирішили зробити гнучкою — практично як ганчірочку.
Таким чином антену зробили легкою і здатною складатися при кожній посадці. Вона приблизно в півтора раза довша за опори гелікоптера, чого вдалося досягти завдяки додатковій оптимізації, тому при торканні ґрунту повинна частково вигинатися, зокрема при потраплянні на камінь, а після зльоту самостійно повертатися в робочу форму. Конструкцію уклали в поліестер і кілька шарів високоміцного матеріалу Vectran — аналогічний матеріал використовувався в посадкових подушках марсоходів Spirit і Opportunity. Форму в польоті підтримують гнучкі склопластикові стрічкові пружини, а кріплення виконане з магнієвого сплаву. Маса всієї антенної системи становить близько 150 г — як два смички для скрипки, через що антену прозвали «Вівальді» (Vivaldi).
Під час випробувань антену багаторазово згинали, піддавали температурним циклам, що імітують перепади марсіанської доби до 94 °C, і періодично перевіряли в радіочастотній камері. При випробуваннях її навіть перевертали так, щоб земна гравітація навантажувала конструкцію сильніше, ніж вона буде навантажуватися при марсіанській силі тяжіння. Прототип витримав еквівалент 200 посадок — більш ніж удвічі більше за необхідне для основної програми місії — без помітного погіршення радіолокаційних характеристик. Тепер інженери створюють зразок для вібраційних випробувань, перевірки розгортання в умовах, що імітують Марс, і польових тестів.
Кожен з трьох 5-кілограмових гелікоптерів SkyFall має отримати чотири наукових прилади. Запуск місії NASA зараз планує на кінець 2028 року на першому в історії земної космонавтики кораблі з ядерним двигуном.