nerokkuusNASAn teknologiakoe valmistautuu yrittämään ensimmäistä miehitettyä lentoa Punaiselle planeetalle. Kun rover NASA: n sitkeys laskeutuu Marsiin 18. helmikuuta 2021, se kuljettaa pienen mutta mahtavan matkustajan: Ingenuity Martian -helikopteri.
Helikopteri, joka painaa maan päällä noin 1,8 kiloa ja jonka runko on pehmopaperilaatikon kokoinen, ilmestyi kuusi vuotta sitten epätodennäköisenä tulevaisuudennäkymänä. NASAn Etelä-Kaliforniassa sijaitsevan Jet Propulsion Laboratoryn insinöörit tiesivät, että Marsin ohuessa ilmakehässä oli teoriassa mahdollista lentää, mutta kukaan ei ollut varma, pystyisivätkö he rakentamaan ajoneuvon, joka olisi tarpeeksi tehokas lentämään, kommunikoimaan ja selviytymään itsenäisesti äärimmäisillä massarajoituksilla. Sitten ryhmän piti todistaa maapallon testeissä, että se voi lentää Marsin olosuhteissa. Tällä hetkellä tiimi valmistautuu testaamaan laitetta Marsin todellisissa olosuhteissa. Ingenuity koki voimakkaita laukaisuvärähtelyjä 30. heinäkuuta 2020 syöksyessään Marsin ilmapiiriin Perseverancella.
Nerokkuus on lentokokeilu
Mars Ingenuity -helikopteri on niin sanottu teknologiademonstraatio – kapea-alainen projekti, jonka tarkoituksena on testata ensimmäistä kertaa uusia mahdollisuuksia. Aikaisempiin uraauurtavan teknologian esittelyihin kuuluivat ensimmäinen Mars-kulkija Sojourner ja Mars Cube One (MarCO) CubeSats, joka lensi Marsin yli.
Helikopteri ei sisällä tiedeinstrumentteja, eikä se ole osa Perseverance-tiedetehtävää. Ingenuityn tavoite on tekninen: demonstroida roottorialuksen lentoa Marsin erittäin ohuessa ilmakehässä, jonka tiheys on vain noin 1 % ilmakehämme tiheydestä Maan päällä. Ingenuity-tiimi suorittaa jopa viisi testilentoa 30 Marsin (31 Earth) päivän demonstraatioikkunan aikana.
Mars ei ole kovin ystävällinen kekseliäisyydelle
Koska Marsin ilmakehä on niin ohut, Ingenuity on suunniteltu kevyeksi, ja roottorin siivet ovat paljon suurempia ja pyörivät paljon nopeammin kuin ne, jotka tarvittaisiin Ingenuityn massaiselle helikopterille maan päällä.
Punaisella planeetalla lämpötila on yöllä miinus 90 celsiusastetta Jezeron kraatterissa, mönkijän ja helikopterin laskeutumispaikassa. Nämä lämpötilat ylittävät Ingenuityssa käytettyjen valmiiden osien alkuperäisen suunnittelun rajoja. Testit maapallolla ennustetuissa lämpötiloissa osoittavat, että Ingenuityn osien pitäisi toimia tarkoitetulla tavalla, mutta tiimi odottaa innolla todellisia testejä Marsissa.
"Yksi ensimmäisistä asioista, jotka Ingenuity joutuu tekemään, kun se pääsee Marsiin, on vain selviytyä ensimmäisestä yöstään", sanoi Tim Canham, Ingenuityn toimintapäällikkö JPL:stä.
Nerokkuus riippuu sinnikkyydestä
Ingenuity istuu sivulla Perseverance Roverin vatsan alla, ja kansi suojaa sitä laskeutumisen aikana sinkoutuneilta roskilta. Sekä mönkijä että helikopteri ovat turvallisesti sijoitettuna avaruusaluksen kapseliin sen 471 miljoonan kilometrin matkan aikana Marsiin. Mars 2020 -avaruusaluksen voimajärjestelmä lataa ajoittain Ingenuityn akkuja matkalla sinne.
Päästäkseen Marsin pinnalle Nerokkuus ja sinnikkyys lähtevät yhdessä laskeutuessaan. Roverin sisääntulo-, laskeutumis- ja laskujärjestelmä sisältää yliäänilaskuvarjon, uudet "aivot" itsenäistä vaaran välttämistä varten sekä komponentteja ohjattavaan nosturiin, joka laskee roverin pintaan. Vain noin 50 % minkä tahansa avaruusjärjestön yrityksistä laskeutua Marsiin on onnistunut.
Kun helikopterille löydetään sopiva paikka, Mars Helicopter Delivery System pudottaa laskualustan, palauttaa helikopterin ala-asentoon ja laskee Ingenuityn varovasti pintaan. Helikopterin koko käyttöönottokampanjan ja lentokokeilun ajan mönkijä ylläpitää yhteyttä maan kanssa.
Nerokkuus on erittäin fiksua pienelle robotille
Viiveet ovat olennainen osa kommunikointia avaruusalusten kanssa planeettojen välisillä etäisyyksillä, mikä tarkoittaa, että JPL:n Ingenuity-lennonjohtajat eivät pysty ohjaamaan helikopteria joystickillä. Itse asiassa he eivät voi tarkastella teknisiä tietoja tai kuvia lennosta sen edetessä.
Tällä tavalla Ingenuity tekee omat päätöksensä maan päällä olevien insinööriensä asettamien parametrien perusteella. Helikopterissa on esimerkiksi ohjelmoitava termostaatti, joka pitää sen lämpimänä Marsissa. Lennon aikana Ingenuity analysoi anturidataa ja maastokuvia varmistaakseen, että ne pysyvät projektin insinöörien määrittelemällä lentoradalla.
Ingenuity-tiimi etenee kohti menestystä askel kerrallaan
Kun otetaan huomioon Ingenuityn kokeellinen luonne, tiimillä on pitkä lista virstanpylväitä, jotka helikopterin on täytettävä ennen kuin se voi nousta ja laskeutua keväällä 2021. Ryhmä määritteli ne seuraavasti:
- Selviydy risteilyltä Marsiin ja suorita onnistunut lasku
- Turvallisesti pinta Perseverancen alta
- Autonominen lämmitys erittäin kylminä Marsin öinä
- Itsenäinen lataus roottoreiden aurinkopaneelista
- Onnistunut viestintä helikopterin kanssa ja takaisin Mars-helikopteritukiasemana tunnetun alijärjestelmän kautta
Jos ensimmäiset kokeelliset lentokokeet toisella planeetalla onnistuvat, Ingenuity-tiimi tekee vielä useita koelentoja.
Ingenuityn menestyksekäs työ muuttaa Marsin tutkimuksen tulevaisuuden
Ingenuity on suunniteltu esittelemään teknologioita ja ainutlaatuisia toimintoja, joita tarvitaan lentämään Marsin ilmakehässä. Jos nämä tekniikat ja kokemus helikopterin lentämisestä toisella planeetalla onnistuvat, ne voivat johtaa muiden kehittyneiden robottilentokoneiden luomiseen, joista voisi tulla osa tulevia robotti- ja ihmisen tehtäviä Marsiin.
Mahdollisia käyttötarkoituksia tulevalle helikopterille Marsissa ovat ainutlaatuisen näköalapaikan tarjoaminen, jota maan nykyiset kiertoradat, kulkijat ja laskeutujat eivät tarjoa; teräväpiirtokuvaus ja älykkyys robotteja tai ihmisiä varten; ja maastoajoneuvojen pääsy vaikeaan maastoon. Tulevaisuuden helikopteri voisi jopa auttaa kuljettamaan kevyitä mutta tärkeitä hyötykuormia paikasta toiseen.
Lue myös:
- Uusi DuAxle Rover voi mennä sinne, minne muut eivät ole koskaan haaveilleet
- NASAn Curiosity Rover juhlii 3000 päivää Marsissa