Herausforderungen bei der Kartierung der Marsoberfläche mit Hubschraubern? Wäre es besser als Satellitenbilder?

Angenommen, wir könnten auf dem aufbauen, was wir von Ingenuity gelernt haben, und wir hätten eine Copter-Plattform gebaut, gestartet und gelandet, die entwickelt wurde, um die Marsoberfläche autonom zu kartieren, welche Herausforderungen wären es wert, angegangen zu werden?

Sie verlangen viel zu viel, und weil Sie viel zu viel verlangen, verfehlen Sie den Punkt von Ingenuity und seinen Nachfolgehubschraubern, die in Bezug auf Zuverlässigkeit und Kartierung besser sein werden.

Schauen Sie auf unseren eigenen Planeten. Die Erde hat mehrere Landsat-Satelliten. Landsat-Bilder galten vor 49 Jahren, als der erste Landsat-Satellit gestartet wurde, als sehr hochauflösend. Landsat-Bilder werden nicht mehr als hochauflösend wahrgenommen. Wir haben mehrere Dutzend militärische und kommerzielle Satelliten, die die Erde umkreisen und Landsat-Bilder wie Buntstiftzeichnungen eines Kindes aussehen lassen. Wir haben Tausende und Abertausende von Flugzeugen, Helikoptern und Drohnen, deren Luftaufnahmen selbst die Bilder mit der höchsten Auflösung von modernen Erdbeobachtungssatelliten auch wie Buntstiftzeichnungen eines Kindes aussehen lassen. Dennoch bleiben riesige Flächen der Erdoberfläche, die mit Landsat-Genauigkeit kartiert sind.

Wir sind noch lange nicht in der Lage, die Erdoberfläche mit Hilfe von Luftaufnahmen zu kartieren. Trotzdem hat die Luftbildfotografie sehr, sehr viel geholfen. Aber es ist nicht vollständig. Zu verlangen, dass es auf dem Mars vollständig ist, ist viel zu viel verlangt.

Was hilfreich sein wird, ist, dass Hubschrauber interessante Objekte besser identifizieren und den Weg für Mars-Rover besser kartieren können als diese interessanten Objekte / Wege zu diesen interessanten Objekten, die durch Bilder vom Rover selbst oder von identifiziert wurden Satelliten. Denken Sie an all die Male, in denen ein Mars-Rover zurückfahren musste, weil Satelliten- und Rover-Bilder keine Hindernisse erkannten. Denken Sie an all die Male, in denen ein Mars-Rover etwas untersucht hat, das ein Objekt von Interesse zu sein schien, das sich jedoch als ein Objekt ohne Interesse herausstellte. Es gab wahrscheinlich auch Zeiten, in denen ein Mars-Rover nicht untersuchte, was ein Objekt von Interesse hätte sein sollen, das Rover- und Satellitenbilder übersehen hatten.

Eine bessere Identifizierung von Pfaden und eine bessere Identifizierung von interessanten Objekten sind die Vorteile eines Mars-Helikopters. Eine vollständige Kartierung des Mars ist nicht erforderlich.

Wie in anderen Antworten angegeben, wäre eine Luftbildvermessung des gesamten Planeten übertrieben, aber detaillierte Vermessungen bestimmter interessierender Regionen wären dort, wo Luftvermessungen am vorteilhaftesten wären.

Ich kann mir einen schrittweisen Einsatz von fliegenden Fahrzeugen auf dem Mars vorstellen.

• Unterstützung bei der anfänglichen Erforschung des Mars, indem Rovern geholfen wird, Ziele zu finden und einen besseren Weg für Rover zu finden, um interessante Punkte auf der Oberfläche zu erreichen.
• Während des Abstiegs von Apollo 11 auf dem Mond gab es ein Problem mit unerwarteten Felsbrocken am Ziellandeplatz. Luftvermessungen könnten bessere Details zu vorgeschlagenen Landeplätzen und Stützpunkten auf dem Mars liefern.
• Wenn Stützpunkte eingerichtet wurden, können Fluggeräte aeromagnetische Untersuchungen durchführen , um die Erforschung von Mineralien auf dem Mars zu unterstützen. Dies würde ein robustes Fluggerät mit einer Energiequelle erfordern, die lange Flugzeiten und ein einfaches und schnelles Nachfüllen der Energiequelle ermöglichen würde.

Nein. Das Problem ist die Bandbreite. Die Kamera mit der höchsten Auflösung im Marsorbit ist derzeit die HiRISE-Kamera. Es kann die Oberfläche des Planeten mit einer Auflösung von etwa 25 cm Auflösung abbilden. Es war in 15 Jahren nur in der Lage, etwa 4 % des Planeten zu erobern. Der Grund, warum sie nicht mehr Daten zurücksenden konnten, liegt in Bandbreitenbeschränkungen. Und MRO hat dort die höchste Bandbreite aller Raumfahrzeuge.

Eine Helikopterflotte wäre, vorausgesetzt, sie funktionierte fantastisch und mit minimalem Aufwand, immer noch durch die Bandbreite begrenzt. Ein Satellit kann eine größere Schüssel haben, was eine höhere Bandbreite ermöglicht. Daher ist ein Satellit immer die bessere Option, solange das Ziel darin besteht, die Daten zurück zur Erde zu senden.

Hubschrauber könnten, wie andere bereits erwähnt haben, einen wirklich hochauflösenden Scan eines bestimmten Bereichs ermöglichen, was nützlich sein könnte. Eine Anwendung könnte beispielsweise darin bestehen, diese zu Erkundungsmissionen für eine Starship-Mission zum Mars zu schicken. Aber da das Gewicht so wichtig ist, müssen sie zumindest vorerst wirklich nahe an einem größeren Raumschiff sein, um ihre Daten nach Hause zu übertragen.

Würde es sich lohnen, die Marsoberfläche mit einer höheren Auflösung als ~20 m/Pixel mit Schwärmen von automatisierten Hubschraubern/Drohnen anstelle eines einzelnen Satelliten global zu kartieren?

Nein, nicht in diesem Moment.

Mars Express hat ein nahezu vollständiges hochauflösendes Oberflächenmodell des Mars erstellt. Ich bin mir nicht sicher, ob die Auflösung Höhendaten enthält. Dies ist ein digitales Höhenmodell des Mars mit einer Auflösung von 200 m.

Die Oberfläche des Mars ist vergleichbar mit der Landoberfläche der Erde. Ein „Haufen Helikopter“ brauchte viel zu lange im Vergleich zu einem einzelnen oder wenigen Satelliten.

Wie viele Bits wären nötig, um die gesamte Marsoberfläche abzubilden?

Die Oberfläche beträgt 149 Millionen Quadratkilometer, das sind 149E12 Quadratmeter. Wenn wir Pixel von einem Quadratmeter und drei Bytes für Farbe speichern wollen, benötigen wir 447E12 Bytes Speicherplatz. Eine Terabyte-Festplatte speichert 1.099E12 Bytes. Wir brauchen also 407 Platten mit jeweils 1 Terabyte als Speicher. Die Verwendung von 16-Terabyte-Festplatten reduziert die Anzahl auf nur 26.

Eine Übertragung all dieser Daten mit einer Bandbreite von 1 Megabit pro Sekunde würde 447 * 8 Millionen Sekunden oder 113 Jahre dauern.

Auf dem Mars kann ein Hubschrauber:

• Fliegen Sie in Höhen, die ansonsten mit einem Kombiinstrument am Mast eines Rovers leicht erreichbar wären, und tragen Sie dabei ein stark minimiertes Instrumentenpaket.
• Verbrauchen Sie die angesammelte Energie von Tagen in wenigen Minuten.
• Versagen Sie katastrophal, wenn eine Klinge im Flug oder bei der Landung auf ein Hindernis trifft.

Realistischerweise fliegen Sie Hubschrauber nicht in Höhlen oder in die Nähe einer Klippe oder irgendwo weit entfernt von einem schönen, ebenen, hindernisfreien Landeplatz mit ganztägigem Sonnenlicht. Ein beweglicher Mast/Ausleger auf einem Rover (oder andere Annäherungen wie Sub-Rover, die an Winden angebunden sind) wäre in der Lage, auf Höhlen und Klippen zuzugreifen, während er mehr Instrumente trägt, und könnte mehr als ein paar Sekunden damit verbringen, interessante Orte zu untersuchen und sich durch sie hindurchzubewegen Gelände, auf dem ein Hubschrauber keine Landung riskieren würde, und mehr Boden zurücklegen, während er viel, viel weniger Energie verbraucht.