Когда марсоход НАСА Perseverance приземлится на Марс 18 февраля 2021 года, он будет перевозить небольшого, но могучего пассажира: Вертолет на Марсе Ingenuity.
Вертолет, который на Земле весит около 4 фунтов (1,8 кг) и имеет фюзеляж размером с коробку для салфеток, появился шесть лет назад как маловероятная перспектива. Инженеры Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии знали, что теоретически возможно летать в тонкой атмосфере Марса, но никто не был уверен, смогут ли они построить достаточно мощный аппарат, чтобы летать, общаться и выживать автономно с экстремальными ограничениями на его массу. .
Затем команде пришлось доказать в ходе испытаний на Земле, что он может летать в условиях Марса. Теперь, когда они отметили эти цели, команда готовится протестировать изобретательность в реальных условиях Марса.
«Наша команда Mars Helicopter делала то, что никогда раньше не делалось, – сказал МиМи Аунг, менеджер проекта Ingenuity в JPL. – На этом пути мы столкнулись с множеством проблем, которые с самого начала не могли быть выполнены. мог бы остановить нас. Мы очень рады, что сейчас мы так близки к тому, чтобы продемонстрировать на Марсе, на что действительно способна Ingenuity ».
Изобретательность пережила сильные вибрации при запуске 30 июля 2020 года и прошла проверку работоспособности, ожидая, когда с Настойчивостью погрузится в марсианскую атмосферу. Но вертолет не совершит свой первый полет в течение более чем месяца после приземления: инженерам марсохода и вертолета нужно время, чтобы убедиться, что оба робота готовы.
Вот ключевые вещи, которые нужно знать об изобретательности по мере нарастания предвкушения:
1. Изобретательность – экспериментальное летное испытание.
Вертолет Mars Helicopter – это так называемая демонстрация технологий – узконаправленный проект, цель которого – впервые испытать новые возможности. Предыдущие демонстрации новаторских технологий включали первый марсоход Sojourner и спутники CubeSats Mars Cube One (MarCO), пролетевшие над Марсом.
Вертолет не несет научных инструментов и не является частью научной миссии Perseverance . Цель изобретательности – инженерная: продемонстрировать полет винтокрылого аппарата в чрезвычайно тонкой атмосфере Марса, плотность которой составляет всего около 1% от плотности нашей атмосферы на Земле.
Компания Ingenuity предпримет до пяти испытательных полетов в течение 30-марсианского (31 земного) дня демонстрационного окна. Его новаторские устремления аналогичны стремлениям Flyer братьев Райт, которые совершили первый управляемый полет на Земле с двигателем.
2. Марс не упростит для Ingenuity попытку первого управляемого полета на другой планете.
Поскольку атмосфера Марса очень тонкая, Ingenuity спроектирована так, чтобы быть легкой, с лопастями несущего винта, которые намного больше и вращаются намного быстрее, чем то, что требовалось бы для вертолета массы Ingenuity на Земле.
На Красной планете температура не ниже леденящей до костей: ночи холодные до минус 130 градусов по Фаренгейту (минус 90 градусов по Цельсию) в кратере Джезеро , месте посадки марсохода и вертолета. Эти температуры будут расширять пределы оригинальной конструкции готовых деталей, используемых в Ingenuity. Испытания на Земле при прогнозируемых температурах показывают, что детали Ingenuity должны работать, как задумано, но команда с нетерпением ждет настоящих испытаний на Марсе.
«Марс точно не вытаскивает приветственный коврик», – сказал Тим Кэнхэм, руководитель операций Ingenuity в JPL. «Одна из первых вещей, которую Ingenuity должна сделать, когда доберется до Марса, – это просто пережить свою первую ночь».
3. Изобретательность полагается на миссию Mars 2020 Perseverance для безопасного перехода на Марс и для операций на поверхности Красной планеты.
Изобретательность находится сбоку под брюхом марсохода Perseverance с крышкой, защищающей его от мусора, поднимаемого во время приземления. И марсоход, и вертолет надежно размещены внутри капсулы для входа в космический корабль в форме раскладушки во время путешествия к Марсу протяженностью 293 миллиона миль (471 миллион километров). Система питания космического корабля Mars 2020 периодически заряжает аккумуляторы Ingenuity по пути туда.
Чтобы добраться до поверхности Марса, Ingenuity едет вместе с Perseverance при приземлении. Система входа, спуска и посадки марсохода включает сверхзвуковой парашют, новые «мозги» для автономного избегания опасностей и компоненты для маневра небесного крана , который опускает марсоход на Марс с спускаемого аппарата. Только около 50% попыток любого космического агентства приземлиться на Марсе оказались успешными.
Как только будет найдено подходящее место для размещения вертолета, система доставки марсохода Mars Helicopter Delivery System сбросит посадочное покрытие, повернет вертолет в положение опускания ног и аккуратно сбросит Ingenuity на поверхность в первые несколько месяцев после приземления. На протяжении всей кампании по вводу в эксплуатацию и летным испытаниям вертолета марсоход будет поддерживать связь с Землей и обратно. Команда марсохода также планирует собрать изображения Ingenuity.
4. Изобретательность умна для маленького робота.
Задержки являются неотъемлемой частью связи с космическими кораблями на межпланетных расстояниях, а это означает, что контроллеры полетов Ingenuity в JPL не смогут управлять вертолетом с помощью джойстика. Фактически, они не смогут просматривать инженерные данные или изображения каждого полета, пока не произойдет полет.
Таким образом, Ingenuity будет принимать собственные решения на основе параметров, установленных ее инженерами на Земле. Например, на вертолете есть своего рода программируемый термостат, который согреет его на Марсе. Во время полета Ingenuity будет анализировать данные датчиков и изображения местности, чтобы убедиться, что он остается на траектории полета, разработанной инженерами проекта.
5. Команда изобретательности считает успех шаг за шагом.
Учитывая экспериментальный характер Ingenuity, у команды есть длинный список вех, которые должен достичь вертолет, прежде чем он сможет взлететь и приземлиться весной 2021 года. Команда отметит каждую веху:
- Пережить круиз на Марс и приземлиться на Красной планете
- Безопасный выход на поверхность из живота Настойчивости
- Автономное согревание в очень холодные марсианские ночи
- Самостоятельно заряжается от солнечной панели на роторах
- Успешная связь с вертолетом и обратно через подсистему, известную как базовая станция Mars Helicopter Base Station на ровере.
Если первые экспериментальные летные испытания на другой планете будут успешными, команда Ingenuity предпримет еще несколько испытательных полетов.
6. Если изобретательность удастся, будущее исследование Марса может включать в себя грандиозные воздушные измерения.
Изобретательность предназначена для демонстрации технологий и уникальных операций, необходимых для полета в марсианской атмосфере. В случае успеха эти технологии и опыт полетов на вертолете на другой планете могут позволить создать другие передовые роботизированные летательные аппараты, которые могут стать частью будущих роботизированных и человеческих миссий на Марс. Возможные варианты использования будущего вертолета на Марсе включают предоставление уникальной точки обзора, не обеспечиваемой современными орбитальными аппаратами высоко над головой или марсоходами и посадочными модулями на земле; изображения высокой четкости и разведка для роботов или людей; и доступ к местности, труднодоступной для вездеходов. Вертолет будущего мог бы даже помочь перевозить легкие, но жизненно важные полезные нагрузки с одного места на другое.
Источник: НАСА
