Iznajdljivost, Nasin tehnološki eksperiment, se pripravlja na poskus prvega poleta s posadko na Rdeči planet. Ko je rover NASA vztrajnost bo na Marsu pristal 18. februarja 2021, bo imel majhnega, a mogočnega potnika: marsovski helikopter Ingenuity.
Helikopter, ki na Zemlji tehta okoli 1,8 kg in ima trup v velikosti škatle robčkov, se je pred šestimi leti zdel malo verjeten obet. Inženirji v Nasinem Laboratoriju za reaktivni pogon v južni Kaliforniji so vedeli, da je teoretično mogoče leteti v tanki atmosferi Marsa, vendar nihče ni bil prepričan, ali bi lahko izdelali dovolj zmogljivo vozilo za letenje, komunikacijo in samostojno preživetje z ekstremnimi omejitvami glede njegove mase. Potem je morala ekipa med preizkusi na Zemlji dokazati, da lahko leti v razmerah Marsa. Trenutno se ekipa pripravlja na testiranje naprave v resničnih razmerah na Marsu. Ingenuity je 30. julija 2020 doživel močne vzletne vibracije, ko se je na krovu Perseverance potopil v Marsovo ozračje.
Ingenuity je poskus letenja
Helikopter Mars Ingenuity je tako imenovana tehnološka demonstracija – ozko usmerjen projekt, katerega namen je prvič preizkusiti nove možnosti. Prejšnje predstavitve revolucionarne tehnologije so vključevale prvi Marsov rover, Sojourner, in Mars Cube One (MarCO) CubeSats, ki je letel nad Marsom.
Helikopter nima znanstvenih instrumentov in ni del znanstvene misije Perseverance. Cilj Ingenuityja je inženirski: prikazati letenje rotorja v izjemno tanki atmosferi Marsa, katere gostota je le približno 1% gostote našega ozračja na Zemlji. Ekipa Ingenuity bo izvedla do pet testnih poletov v predstavitvenem oknu 30 marsovskih (31 zemeljskih) dni.
Mars do Ingenuityja ne bo preveč prijazen
Ker je Marsova atmosfera tako tanka, je Ingenuity zasnovan tako, da je lahek, z lopaticami rotorja, ki so veliko večje in se vrtijo veliko hitreje od tistih, ki bi jih zahteval helikopter mase Ingenuityja na Zemlji.
Na Rdečem planetu je v kraterju Jezero, pristanišču roverja in helikopterja, temperatura ponoči minus 90 stopinj Celzija. Te temperature bodo premaknile meje prvotne zasnove končnih delov, uporabljenih v Ingenuity. Testi na Zemlji pri predvidenih temperaturah kažejo, da bi morali deli Ingenuityja delovati, kot je predvideno, vendar se ekipa veseli resničnih testov na Marsu.
"Ena od prvih stvari, ki jih bo Ingenuity moral narediti, ko bo prišel na Mars, je preživeti svojo prvo noč," je dejal Tim Canham, vodja Ingenuityjevih operacij pri JPL.
Iznajdljivost je odvisna od vztrajnosti
Ingenuity sedi ob strani pod trebuhom roverja Perseverance s pokrovom, ki ga ščiti pred naplavinami, ki jih vrže med pristajanjem. Tako rover kot helikopter sta varno nameščena v kapsuli vesoljskega plovila med njegovim 471 milijonov kilometrov dolgim potovanjem do Marsa. Napajalni sistem vesoljskega plovila Mars 2020 občasno polni baterije Ingenuityja na poti tja.
Da bi dosegli površje Marsa, bosta Ingenuity in Perseverance ob pristanku odšli skupaj. Sistem za vstop, spuščanje in pristajanje roverja vključuje nadzvočno padalo, nove "možgane" za avtonomno izogibanje nevarnostim in komponente za okretno dvigalo, ki bo spustilo rover na površje. Le približno 50 % poskusov katere koli vesoljske agencije, da bi pristala na Marsu, je bilo uspešnih.
Ko bo najdeno primerno mesto za helikopter, bo Mars Helicopter Delivery System spustil pristajalno ploščad, vrnil helikopter v spodnji položaj in nežno spustil Ingenuity na površje. Med celotno akcijo zagona in preizkusov letenja helikopterja bo rover vzdrževal komunikacijo z Zemljo.
Iznajdljivost je zelo pametna za majhnega robota
Zakasnitve so sestavni del komuniciranja z vesoljskimi plovili na medplanetarnih razdaljah, kar pomeni, da kontrolorji letenja Ingenuity pri JPL ne bodo mogli upravljati helikopterja s krmilno palico. Pravzaprav si ne bodo mogli ogledati inženirskih podatkov ali slik leta med potekom.
Na ta način se bo Ingenuity sam odločal na podlagi parametrov, ki so jih določili njegovi inženirji na Zemlji. Helikopter ima na primer nekakšen programabilni termostat, ki ga bo ogreval na Marsu. Med letom bo Ingenuity analiziral podatke senzorjev in slike terena, da zagotovi, da ostane na poti leta, ki so jo določili inženirji projekta.
Ekipa Ingenuity gre korak za korakom proti uspehu
Glede na eksperimentalno naravo Ingenuity ima ekipa dolg seznam mejnikov, ki jih mora helikopter doseči, preden lahko vzleti in pristane spomladi 2021. Ekipa jih je opredelila na naslednji način:
- Preživite križarjenje na Mars in uspešno pristanite
- Varno na plano izpod Perseverance
- Avtonomno ogrevanje v zelo mrzlih marsovskih nočeh
- Neodvisno polnjenje iz solarne plošče na rotorjih
- Uspešna komunikacija s helikopterjem in nazaj prek podsistema, znanega kot Mars Helicopter Base Station
Če bodo prvi eksperimentalni preizkusi letenja na drugem planetu uspešni, bo ekipa Ingenuity opravila še nekaj poskusnih poletov.
Uspešno delo Ingenuityja bo spremenilo prihodnost raziskovanja Marsa
Ingenuity je zasnovan za predstavitev tehnologij in edinstvenih operacij, potrebnih za letenje v Marsovi atmosferi. Če bodo uspešne, bi lahko te tehnologije in izkušnje letenja s helikopterjem na drugem planetu vodile k ustvarjanju drugih naprednih robotskih letal, ki bi lahko postala del prihodnjih robotskih in človeških misij na Mars.
Možne uporabe prihodnjega helikopterja na Marsu vključujejo zagotavljanje edinstvene razgledne točke, ki je ne zagotavljajo sedanji orbiterji, roverji in pristajalci na Zemlji; slike visoke ločljivosti in inteligenca za robote ali ljudi; in dostop do terena, otežen za terenska vozila. Helikopter prihodnosti bi lahko celo pomagal prevažati lahke, a vitalne tovore z enega kraja na drugega.
Preberite tudi:
- Novi rover DuAxle lahko gre tja, kamor drugi niso niti sanjali
- Nasin Curiosity Rover praznuje 3000 dni na Marsu