Ingenuity, технологічний експеримент NASA, готується до спроби першого керованого польоту на Червону планету. Коли марсохід NASA Perseverance приземлиться на Марс 18 лютого 2021 року він буде перевозити невеликого, але могутнього пасажира: марсіанський вертоліт Ingenuity.
Вертоліт, який на Землі важить близько 1,8 кг і має фюзеляж розміром з коробку для серветок, з’явився шість років тому як малоймовірна перспектива. Інженери Лабораторії реактивного руху NASA в Південній Каліфорнії знали, що теоретично можливо літати в тонкій атмосфері Марса, але ніхто не був упевнений, чи зможуть вони побудувати досить потужний апарат, щоб літати, спілкуватися і виживати автономно з екстремальними обмеженнями на його масу. Потім команді довелося довести в ході випробувань на Землі, що він може літати в умовах Марса. Наразі команда готується протестувати пристрій в реальних умовах Марса. Ingenuity пережив сильні вібрації при запуску 30 липня 2020 року, занурюючись на борту Perseverance в марсіанську атмосферу.
Ingenuity – льотний експеримент
Вертоліт Mars Ingenuity – це так звана демонстрація технологій – вузькоспрямований проект, мета якого – вперше випробувати нові можливості. Попередні демонстрації новаторських технологій включали перший марсохід Sojourner і супутники CubeSats Mars Cube One (MarCO), що пролетіли над Марсом.
Вертоліт не несе наукових інструментів і не є частиною наукової місії Perseverance. Мета Ingenuity – інженерна: продемонструвати політ гвинтокрилого апарату в надзвичайно тонкій атмосфері Марса, щільність якої складає всього близько 1% від щільності нашої атмосфери на Землі. Команда Ingenuity зробить до п’яти випробувальних польотів протягом 30-марсіанського (31 земного) дня демонстраційного вікна.
Марс не буде дуже ввічливим до Ingenuity
Оскільки атмосфера Марса дуже тонка, Ingenuity спроектований так, щоб бути легким, з лопатями несучого гвинта, які набагато більші і обертаються набагато швидше, ніж ті, що потрібні були б для вертольота маси Ingenuity на Землі.
На Червоній планеті температура вночі мінус 90 градусів за Цельсієм в кратері Джезеро, місці посадки марсохода і вертольота. Ці температури будуть розширювати межі оригінальної конструкції готових деталей, які використовуються в Ingenuity. Випробування на Землі при прогнозованих температурах показують, що деталі Ingenuity повинні працювати, як задумано, але команда з нетерпінням чекає на справжні випробування на Марсі.
«Одна з перших речей, яку Ingenuity повинен зробити, коли добереться до Марса, – це просто пережити свою першу ніч», – сказав Тім Кенхем, керівник операцій Ingenuity в JPL
Ingenuity залежить від Perseverance
Ingenuity знаходиться збоку під черевом марсохода Perseverance з кришкою, що захищає його від сміття, яке піднімається під час приземлення. І марсохід, і вертоліт надійно розміщені всередині капсули космічного апарату під час подорожі до Марса протяжністю 471 мільйон кілометрів. Система живлення космічного апарату Mars 2020 періодично заряджає акумулятори Ingenuity на шляху туди.
Щоб дістатися до поверхні Марса, Ingenuity з Perseverance виїдуть разом при приземленні. Система входу, спуску і посадки марсохода включає надзвуковий парашут, нові «мізки» для автономного уникнення небезпек і компоненти для маневреного крана, який опустить марсохід на поверхню. Тільки близько 50% спроб будь-якого космічного агентства приземлитися на Марсі виявилися успішними.
Як тільки буде знайдено відповідне місце для розміщення вертольота, система доставки марсохода Mars Helicopter Delivery System скине посадочне покриття, поверне вертоліт в положення опускання ніг і акуратно скине Ingenuity на поверхню. Протягом всієї кампанії по введенню в експлуатацію і льотних випробувань вертольота марсохід буде підтримувати зв’язок із Землею.
Ingenuity дуже розумний як для маленького робота
Затримки є невід’ємною частиною зв’язку з космічними кораблями на міжпланетних відстанях, а це означає, що контролери польотів Ingenuity в JPL не зможуть управляти вертольотом за допомогою джойстика. Фактично, вони не зможуть переглядати інженерні дані або зображення польоту в його процесі.
Таким чином, Ingenuity буде приймати власні рішення на основі параметрів, встановлених його інженерами на Землі. Наприклад, на вертольоті є свого роду програмований термостат, який зігріє його на Марсі. Під час польоту Ingenuity буде аналізувати дані сенсорів і зображення місцевості, щоб переконатися, що він залишається на траєкторії польоту, визначеній інженерами проекту.
Команда Ingenuity крок за кроком просувається до успіху
З огляду на експериментальний характер Ingenuity, у команди є довгий список віх, які повинен досягти вертоліт, перш ніж він зможе злетіти й приземлитися навесні 2021 року. Команда визначала їх так:
- Пережити круїз на Марс і зробити успішне приземлення
- Безпечний вихід на поверхню з під Perseverance
- Автономне зігрівання в дуже холодні марсіанські ночі
- Самостійна зарядка від сонячної панелі на роторах
- Успішний зв’язок з вертольотом і назад через підсистему, відому як базова станція Mars Helicopter Base Station
Якщо перші експериментальні льотні випробування на іншій планеті будуть успішними, команда Ingenuity зробить ще кілька випробувальних польотів.
Успішна робота Ingenuity змінить майбутнє досліджень Марса
Ingenuity призначений для демонстрації технологій і унікальних операцій, необхідних для польоту в марсіанській атмосфері. У разі успіху ці технології і досвід польотів на вертольоті на іншій планеті можуть дозволити створити інші передові роботизовані літальні апарати, які можуть стати частиною майбутніх роботизованих і людських місій на Марс.
Можливі варіанти використання майбутнього вертольота на Марсі включають надання унікальної точки огляду, що не забезпечується сучасними орбітальними апаратами, всюдиходами і посадочними модулями на землі; зображення високої чіткості і розвідка для роботів або людей; і доступ до місцевості, важкодоступній для всюдиходів. Вертоліт майбутнього міг би навіть допомогти перевозити легкі, але життєво важливі корисні навантаження з одного місця на інше.
Читайте також:
- Новий марсохід DuAxle може пройти там, де інші не мріяли
- NASA Curiosity Rover святкує 3000 днів перебування на Марсі