Oppfinnsomhet, NASAs teknologieksperiment, forbereder seg på å prøve den første bemannede flyturen til den røde planeten. Når roveren NASA utholdenhet lander på Mars 18. februar 2021, vil den frakte en liten, men mektig passasjer: Oppfinnsomhet Martian Helikopter.
Helikopteret, som på jorden veier rundt 1,8 kg og har en flykropp på størrelse med en vevboks, dukket opp for seks år siden som et usannsynlig prospekt. Ingeniører ved NASAs Jet Propulsion Laboratory i Sør-California visste at det var teoretisk mulig å fly i den tynne atmosfæren på Mars, men ingen var sikre på om de kunne bygge et kjøretøy kraftig nok til å fly, kommunisere og overleve autonomt med ekstreme restriksjoner på massen. Deretter måtte teamet bevise under tester på jorden at det kan fly under forholdene på Mars. For tiden forbereder teamet seg på å teste enheten under de virkelige forholdene på Mars. Oppfinnsomhet opplevde sterke lanseringsvibrasjoner 30. juli 2020, og stupte inn i Mars-atmosfæren ombord på Perseverance.
Oppfinnsomhet er et flyeksperiment
Mars Ingenuity-helikopteret er en såkalt teknologidemonstrasjon – et snevert fokusert prosjekt som har som formål å teste nye muligheter for første gang. Tidligere demonstrasjoner av banebrytende teknologi inkluderte den første Mars-roveren, Sojourner, og Mars Cube One (MarCO) CubeSats som fløy over Mars.
Helikopteret bærer ikke vitenskapelige instrumenter og er ikke en del av Perseverance science-oppdraget. Oppfinnsomhetens mål er ingeniørmessig: å demonstrere flyvningen til et rotorfly i den ekstremt tynne atmosfæren på Mars, hvis tetthet bare er omtrent 1 % av tettheten til atmosfæren vår på jorden. Ingenuity-teamet vil gjennomføre opptil fem testflyvninger i løpet av demonstrasjonsvinduet på 30 Mars (31 Earth) dager.
Mars vil ikke være veldig snill mot oppfinnsomhet
Fordi Mars-atmosfæren er så tynn, er Ingenuity designet for å være lett, med rotorblader som er mye større og roterer mye raskere enn de som ville være nødvendig for et helikopter med Ingenuitys masse på jorden.
På den røde planeten er temperaturen om natten minus 90 grader Celsius i Jezero-krateret, landingsstedet for roveren og helikopteret. Disse temperaturene vil presse grensene for den originale utformingen av ferdige deler brukt i Ingenuity. Tester på jorden ved anslåtte temperaturer viser at Ingenuity sine deler skal fungere etter hensikten, men teamet ser frem til virkelige tester på Mars.
"En av de første tingene Ingenuity må gjøre når den kommer til Mars, er å bare overleve den første natten," sa Tim Canham, Ingenuitys operasjonsleder i JPL.
Oppfinnsomhet avhenger av utholdenhet
Oppfinnsomhet sitter på siden under Perseverance-roverens mage, med et deksel for å beskytte den mot rusk som kastes opp under landing. Både roveren og helikopteret er trygt plassert inne i romfartøyets kapsel under dens 471 millioner kilometer lange reise til Mars. Mars 2020-romfartøyets kraftsystem lader med jevne mellomrom Ingenuitys batterier på vei dit.
For å nå overflaten til Mars vil oppfinnsomhet og utholdenhet gå sammen ved landing. Roverens inn-, ned- og landingssystem inkluderer en supersonisk fallskjerm, nye "hjerner" for autonom fareunngåelse, og komponenter for en manøvrerbar kran som vil senke roveren til overflaten. Bare rundt 50 % av alle romfartsorganisasjoners forsøk på å lande på Mars har vært vellykket.
Når et passende sted for helikopteret er funnet, vil Mars Helicopter Delivery System slippe landingsputen, returnere helikopteret til en nedre posisjon og forsiktig senke oppfinnsomhet til overflaten. Under hele idriftsettelseskampanjen og flytestene av helikopteret vil roveren opprettholde kommunikasjonen med jorden.
Oppfinnsomhet er veldig smart for en liten robot
Forsinkelser er en integrert del av kommunikasjon med romfartøyer på interplanetære avstander, noe som betyr at Ingenuity flykontrollører ved JPL ikke vil kunne styre helikopteret med en joystick. Faktisk vil de ikke kunne se tekniske data eller bilder av flyturen mens den skrider frem.
På denne måten vil Ingenuity ta sine egne beslutninger basert på parametere satt av ingeniørene på jorden. Helikopteret har for eksempel en slags programmerbar termostat som skal holde det varmt på Mars. Under flyturen vil Ingenuity analysere sensordata og terrengbilder for å sikre at den holder seg på flyveien som er definert av prosjektets ingeniører.
Ingenuity-teamet beveger seg mot suksess ett steg om gangen
Gitt Ingenuity sin eksperimentelle natur, har teamet en lang liste med milepæler helikopteret må møte før det kan ta av og lande våren 2021. Teamet definerte dem som følger:
- Overlev cruiset til Mars og foreta en vellykket landing
- Sikker overflate fra under Perseverance
- Autonom oppvarming i veldig kalde marsnetter
- Uavhengig lading fra solcellepanelet på rotorene
- Vellykket kommunikasjon med helikopteret og tilbake via et delsystem kjent som Mars Helicopter Base Station
Hvis de første eksperimentelle flytestene på en annen planet lykkes, vil Ingenuity-teamet foreta flere testflyvninger.
Oppfinnsomhetens vellykkede arbeid vil endre fremtiden for Mars-utforskning
Oppfinnsomhet er designet for å demonstrere teknologiene og unike operasjonene som kreves for å fly i Mars-atmosfæren. Hvis de lykkes, kan disse teknologiene og opplevelsen av å fly et helikopter på en annen planet føre til etableringen av andre avanserte robotfly som kan bli en del av fremtidige robot- og menneskelige oppdrag til Mars.
Mulig bruk av et fremtidig helikopter på Mars inkluderer å tilby et unikt utsiktspunkt som ikke er gitt av nåværende orbitere, rovere og landere på jorden; høyoppløselig bildebehandling og intelligens for roboter eller mennesker; og tilgang til terreng vanskelig for terrengkjøretøyer. Fremtidens helikopter kan til og med bidra til å transportere lett, men livsviktig nyttelast fra ett sted til et annet.
Les også:
- Den nye DuAxle-roveren kan gå dit andre aldri har drømt om
- NASAs Curiosity Rover feirer 3000 dager på Mars