Rekord: Rotoren neuer NASA-Mars-Helikopter durchbrechen Schallmauer

Die NASA testet derzeit Rotoren für zukünftige Mars-Hubschrauber. In einer speziellen Unterdruckkammer durchbrachen die Bauteile nun erstmals die Schallmauer. Das ermöglicht künftig schwerere Nutzlasten auf dem Roten Planeten.

Neue Rotoren für den Mars

Die NASA forscht schon seit Jahren an ihren Mars-Helikoptern. Mit Ingenuity flog im Jahr 2021 dann erstmals ein Modell auf der Planetenoberfläche. Anfang 2024 kam es dann zu einem Unfall, der das Ende des Helikopters bedeutete. Doch auf der Erde forscht man an Verbesserungen und hat jetzt mit neuen Rotoren einen Rekord aufgestellt.

In einer speziellen Vakuumkammer, die die extrem dünne Atmosphäre des Roten Planeten simuliert, erreichten die Bauteile mit 3750 rpm Rotationsgeschwindigkeiten jenseits der Schallmauer. Damit drehten sich die Rotoren etwa zehnmal schneller als bei gewöhnlichen Helikoptern. Die Tests sind ein wichtiger Schritt für die geplante Mission SkyFall, bei der drei größere Fluggeräte den Mars erkunden sollen.

Mehr Hubkraft in dünner Atmosphäre

Wie die NASA berichtet, fanden insgesamt 137 Testläufe im Jet Propulsion Laboratory statt. Die Kammer wurde davor mit Kohlenstoffdioxid gefüllt und mit massiven Blechen ausgekleidet. Das sollte die Anlage schützen, falls die Kohlefaser-Rotoren bei den extremen Belastungen zersplittern. Die Ingenieure testeten ein Drei-Blatt-Design sowie die längeren Zwei-Blatt-Rotoren der kommenden SkyFall-Fluggeräte.

Bei den Versuchen erreichten die Blattspitzen Geschwindigkeiten von bis zu Mach 1,08. Auf dem Mars entspricht die Schallgeschwindigkeit aufgrund der kalten Umgebung etwa 869 Kilometern pro Stunde. Auf der Erde liegt sie bei rund 1223 Kilometern pro Stunde.

Durch die hohe Geschwindigkeit der Rotoren steigt die Hubkraft der Fluggeräte um 30 Prozent. Das erlaubt den Transport von schwereren wissenschaftlichen Instrumenten und größeren Batterien für längere Flugzeiten. Ingenuity wog lediglich knapp zwei Kilogramm und trug als Nutzlast nur leichte Kameras. Zukünftige Modelle sollen hingegen auch Bodensensoren zur Suche nach Eisvorkommen transportieren.

Schwierige Rahmenbedingungen

Die enorme Rotationsgeschwindigkeit birgt jedoch große aerodynamische Herausforderungen. Wenn sich die Spitzen der Rotorblätter der Schallmauer nähern, entstehen starke Turbulenzen. Diese können Vibrationen auslösen und das Material beschädigen. Daher fertigen die Ingenieure die Bauteile aus speziellen Kohlenstofffaserverbundwerkstoffen. Das Material muss außerdem den eisigen Temperaturen von bis zu minus 90 Grad Celsius auf dem Planeten dauerhaft standhalten.

Laut NASA werden die Hubschrauber Erkundungs- und Aufklärungsflüge in geringer Höhe durchführen, wissenschaftliche Daten sammeln und damit den Weg für künftige robotergestützte und möglicherweise bemannte Marsmissionen ebnen. SkyFall soll im Dezember 2028 starten.


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