Ngây thơ, Thí nghiệm công nghệ của NASA, đang chuẩn bị thực hiện chuyến bay có người lái đầu tiên đến Hành tinh Đỏ. Khi rover Sự kiên trì của NASA sẽ hạ cánh trên sao Hỏa vào ngày 18 tháng 2021 năm , nó sẽ chở một hành khách nhỏ nhưng mạnh mẽ: Máy bay trực thăng sao Hỏa Ingenuity.
Chiếc trực thăng trên Trái đất nặng khoảng 1,8 kg và thân máy bay có kích thước bằng một hộp khăn giấy, xuất hiện cách đây 30 năm là một viễn cảnh khó có thể xảy ra. Các kỹ sư tại Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực của NASA ở Nam California biết về mặt lý thuyết là có thể bay trong bầu khí quyển mỏng của sao Hỏa, nhưng không ai dám chắc liệu họ có thể chế tạo một phương tiện đủ mạnh để bay, liên lạc và tồn tại một cách tự chủ với những hạn chế khắc nghiệt về khối lượng của nó hay không. Sau đó, nhóm nghiên cứu đã phải chứng minh trong các cuộc thử nghiệm trên Trái đất rằng nó có thể bay trong điều kiện của sao Hỏa. Hiện tại, nhóm nghiên cứu đang chuẩn bị thử nghiệm thiết bị trong điều kiện thực của sao Hỏa. Sự khéo léo trải qua những rung động khi phóng mạnh vào ngày 2020 tháng năm , lao vào bầu khí quyển Sao Hỏa trên tàu Perseverance.
Sự khéo léo là một thử nghiệm bay
Máy bay trực thăng Mars Ingenuity được gọi là một cuộc trình diễn công nghệ - một dự án tập trung trong phạm vi hẹp có mục đích là lần đầu tiên thử nghiệm các khả năng mới. Các cuộc trình diễn trước đây về công nghệ đột phá bao gồm tàu thám hiểm sao Hỏa đầu tiên, Sojourner, và tàu Mars Cube One (MarCO) CubeSats đã bay qua sao Hỏa.
Máy bay trực thăng không mang theo dụng cụ khoa học và không thuộc sứ mệnh khoa học Kiên trì. Mục tiêu của Ingenuity là một kỹ thuật: để chứng minh chuyến bay của một tàu cánh quạt trong bầu khí quyển cực kỳ mỏng của sao Hỏa, mật độ của nó chỉ bằng khoảng 1% mật độ của bầu khí quyển của chúng ta trên Trái đất. Nhóm Ingenuity sẽ thực hiện tối đa năm chuyến bay thử nghiệm trong cửa sổ trình diễn 30 ngày trên Sao Hỏa (31 Trái đất).
Sao Hỏa sẽ không tốt lắm với Sự khéo léo
Vì bầu khí quyển của sao Hỏa rất mỏng nên Ingenuity được thiết kế để nhẹ, với các cánh quạt lớn hơn nhiều và quay nhanh hơn nhiều so với các cánh quạt cần thiết cho một chiếc trực thăng có khối lượng của Ingenuity trên Trái đất.
Trên Hành tinh Đỏ, nhiệt độ vào ban đêm là âm 90 độ C ở miệng núi lửa Jezero, nơi hạ cánh của máy bay thám hiểm và trực thăng. Những nhiệt độ này sẽ đẩy giới hạn của thiết kế ban đầu của các bộ phận đã hoàn thiện được sử dụng trong Sự khéo léo. Các thử nghiệm trên Trái đất ở nhiệt độ dự đoán cho thấy rằng các bộ phận của Ingenuity sẽ hoạt động như dự kiến, nhưng nhóm nghiên cứu đang mong đợi các thử nghiệm thực tế trên sao Hỏa.
Tim Canham, giám đốc hoạt động của Ingenuity tại JPL cho biết: “Một trong những điều đầu tiên Ingenuity sẽ phải làm khi nó đến sao Hỏa là sống sót qua đêm đầu tiên của nó.
Sự khéo léo phụ thuộc vào sự kiên trì
Sự khéo léo nằm ở phía bên dưới bụng của người lái máy bay Kiên trì, với một tấm che để bảo vệ nó khỏi các mảnh vỡ văng lên trong quá trình hạ cánh. Cả tàu lặn và trực thăng đều được đặt an toàn bên trong khoang chứa của tàu vũ trụ trong hành trình 471 triệu km tới sao Hỏa. Hệ thống năng lượng của tàu vũ trụ Mars 2020 sạc pin định kỳ cho Ingenuity trên đường đến đó.
Để đến được bề mặt sao Hỏa, sự khéo léo và sự kiên trì sẽ cùng nhau hạ cánh. Hệ thống vào, xuống và hạ cánh của xe du lịch bao gồm một chiếc dù siêu thanh, "bộ não" mới để tự động tránh nguy hiểm và các bộ phận cho một cần trục có thể điều động sẽ hạ thấp xe di chuyển xuống bề mặt. Chỉ khoảng 50% nỗ lực hạ cánh trên sao Hỏa của bất kỳ cơ quan vũ trụ nào đã thành công.
Sau khi tìm thấy vị trí phù hợp cho máy bay trực thăng, Hệ thống phân phối máy bay trực thăng sao Hỏa sẽ thả bệ hạ cánh, đưa máy bay trực thăng trở lại vị trí hạ cánh và nhẹ nhàng hạ Ingenuity xuống bề mặt. Trong toàn bộ chiến dịch vận hành và các chuyến bay thử nghiệm của máy bay trực thăng, người lái sẽ duy trì liên lạc với Trái đất.
Sự khéo léo là rất thông minh cho một robot nhỏ
Sự chậm trễ là một phần không thể thiếu trong việc giao tiếp với tàu vũ trụ ở khoảng cách giữa các hành tinh, có nghĩa là các nhân viên điều khiển chuyến bay Ingenuity tại JPL sẽ không thể điều khiển trực thăng bằng cần điều khiển. Trên thực tế, họ sẽ không thể xem dữ liệu kỹ thuật hoặc hình ảnh của chuyến bay khi nó đang diễn ra.
Bằng cách này, Ingenuity sẽ đưa ra quyết định của riêng mình dựa trên các thông số do các kỹ sư trên Trái đất thiết lập. Ví dụ, máy bay trực thăng có một loại máy điều nhiệt có thể lập trình để giữ ấm trên sao Hỏa. Trong quá trình bay, Ingenuity sẽ phân tích dữ liệu cảm biến và hình ảnh địa hình để đảm bảo nó nằm trên đường bay do các kỹ sư của dự án xác định.
Nhóm Sự khéo léo đang tiến tới thành công từng bước một
Với tính chất thử nghiệm của Ingenuity, nhóm nghiên cứu đã có một danh sách dài các cột mốc mà trực thăng phải đáp ứng trước khi có thể cất cánh và hạ cánh vào mùa xuân năm 2021. Nhóm đã xác định chúng như sau:
- Sống sót trong chuyến du hành tới sao Hỏa và hạ cánh thành công
- Bề mặt an toàn từ dưới sự bền bỉ
- Hệ thống sưởi tự động trong những đêm rất lạnh trên sao Hỏa
- Sạc độc lập từ bảng điều khiển năng lượng mặt trời trên rôto
- Giao tiếp thành công với trực thăng và trở lại thông qua một hệ thống con được gọi là Trạm cơ sở trực thăng sao Hỏa
Nếu các chuyến bay thử nghiệm đầu tiên trên một hành tinh khác thành công, nhóm Ingenuity sẽ thực hiện thêm một số chuyến bay thử nghiệm nữa.
Công việc thành công của Ingenuity sẽ thay đổi tương lai của cuộc thám hiểm sao Hỏa
Sự khéo léo được thiết kế để chứng minh các công nghệ và hoạt động độc đáo cần thiết để bay trong bầu khí quyển Sao Hỏa. Nếu thành công, những công nghệ này và kinh nghiệm bay trực thăng trên hành tinh khác có thể dẫn đến việc tạo ra các máy bay robot tiên tiến khác có thể trở thành một phần trong các sứ mệnh của robot và con người tới sao Hỏa trong tương lai.
Các mục đích sử dụng có thể có của một máy bay trực thăng trong tương lai trên sao Hỏa bao gồm cung cấp một điểm thuận lợi duy nhất không được cung cấp bởi các tàu quỹ đạo, tàu lặn và tàu đổ bộ hiện tại trên Trái đất; hình ảnh độ nét cao và trí thông minh cho rô bốt hoặc con người; và đi vào các địa hình khó khăn cho các loại xe địa hình. Máy bay trực thăng của tương lai thậm chí có thể giúp vận chuyển những vật có trọng tải nhẹ nhưng quan trọng từ nơi này đến nơi khác.
Đọc thêm:
- DuAxle rover mới có thể đi đến những nơi mà những người khác chưa bao giờ mơ ước
- Curiosity Rover của NASA kỷ niệm 3000 ngày trên sao Hỏa