De Mars Creativity Helicopter vliegt al meer dan een jaar

Ze doorkruiste kraters, maakte foto’s van moeilijk bereikbare gebieden op aarde en was een verrassend flexibele ontdekkingsreiziger die zich aanpaste aan de veranderende atmosfeer van Mars en harde stofstormen en koude nachten overleefde.

Nu maken ingenieurs en wetenschappers van NASA’s Jet Propulsion Laboratory zich zorgen dat hun vier-pond door zonne-energie aangedreven drone op Mars het einde van zijn levensduur nadert.

Winter op Mars. Stof stijgt op, bedekt de zonnepanelen van Ingenuity en zorgt ervoor dat ze de zes lithium-ionbatterijen niet volledig kunnen opladen. Deze maand, voor het eerst sinds de landing op Mars meer dan een jaar geleden, vindingrijkheid Een geplande communicatiesessie gemist Met doorzettingsvermogen ben je afhankelijk van de Marsrover om gegevens te verzenden en opdrachten van de aarde te ontvangen.

Wat is er nieuw in de Percy Mars-sonde?

Zal met stof bedekte creativiteit een Mars-winter overleven waar de temperaturen routinematig onder de -100 graden Fahrenheit dalen? En zo niet, hoe herinnert de wereld zich de kleine helikopter die 80 miljoen dollar kostte om te ontwikkelen en meer dan vijf jaar om te ontwerpen en te bouwen? Degenen die dicht bij het project staan, zeggen dat naarmate de tijd de creativiteit nadert, het moeilijk is om zijn prestaties te overschatten.

“De helikopter overtrof die aanvankelijke verwachtingen ver”, vertelde Laurie Glaese, directeur van NASA’s Planetary Science Division, aan The Washington Post.

Gezien de ijle atmosfeer van Mars waren de wetenschappers en ingenieurs die aan de creatie werkten er helemaal niet zeker van dat het experiment zou werken. Thomas Zurbuchen, associate director van NASA’s Science Mission Directorate, Hij zei toen Het was een poging die NASA dwong om “de juiste lijn tussen waanzin en innovatie” te vinden.

Dus toen de eerste vlucht op 19 april 2021 succesvol was, NASA kondigde het aan als de gebroeders Wright Tegenwoordig. Naar schatting had Ingenuity een stuk stof ter grootte van een postzegel uit het vliegtuig van de broers, bekend als de Flyer, bevestigd aan een kabel onder het zonnepaneel.

Creativiteit reisde naar Mars gebonden aan de bodem van Perseverance rover, ster van NASA’s nieuwste Mars-missie. Na een reis van 300 miljoen mijl in zeven maanden, landde Perseverance in een… Dramatische daling in februari 2021 Onder een paraplu met een geheime code die erin was verstopt, stond ‘Dare Mighty Things’.

De rover, ongeveer zo groot als een SUV, is geland in een gebied van Mars dat bekend staat als Jezero Crater, dat ooit water vasthield en aanwijzingen zou kunnen geven over de geschiedenis van de planeet en of er leven bestond. De rover verzamelt gesteente- en grondmonsters die NASA ook tijdens een toekomstige missie naar de aarde hoopt terug te brengen. Haar zeven tools gebruiken Om wetenschappelijke experimenten uit te voeren en nieuwe technologieën te testen.

De creativiteit was een soort add-on, een technische demonstratie die nuttig zou kunnen zijn voor toekomstige missies en wetenschappers van ruimteagentschappen in staat zou stellen meer Marslandschappen te verkennen dan alleen op aarde.

Maar vliegen met een zelfrijdende drone op Mars zou erg moeilijk zijn. De dichtheid van de atmosfeer is slechts 1 procent van die van de aarde, dus om lift te genereren, moeten de 1,20 meter brede bladen van de helikopter met een verbazingwekkende snelheid draaien – 2500 omwentelingen per minuut.

“We hebben het als een experiment gebouwd”, zei Gilles. “Dus het had niet per se de vluchtkwalificatieonderdelen die we gebruiken bij grote missies zoals doorzettingsvermogen.” sommigen houden van Als componenten van smartphoneswerden uit de schappen gekocht, dus “er was een kans dat ze in de omgeving niet zouden presteren zoals we hadden verwacht. En dus was er een risico dat het niet zou werken.”

Naarmate de creativiteit vordert, beginnen de controllers ter plaatse te beseffen dat hun kleine project grote dingen kan bereiken. Voor haar vijfde vlucht, hmm schreef in een blogpost dat “Onze helikopter is krachtiger dan we hadden gehoopt. Het stroomsysteem waar we ons al jaren zorgen over maken, levert meer dan genoeg stroom om onze kachels ’s nachts te laten draaien en overdag te laten vliegen. De kant-en-klare componenten van onze begeleiding en navigatiesystemen werken geweldig, en ons rotorsysteem ook. Noem maar op. En het werkt net zo goed of beter. “

Terwijl het blijft presteren, raken wetenschappers van NASA steeds meer gefascineerd door het idee dat deze helikopter een integraal onderdeel van de missie zou kunnen worden.

“Wat er gebeurde was, en dat is heel belangrijk, nadat de Ingenuity het heel goed deed op die eerste vijf vluchten, kwam het wetenschappelijke team van Perseverance naar ons toe en zei: ‘Weet je, we willen dat deze helikopter blijft werken om ons te helpen met verkenning en onze wetenschappelijke doelen.

Dus besloot NASA door te gaan met vliegen.

Op haar zesde reis liep de creativiteit tegen een probleem aan. De helikopter navigeert met een camera die 30 foto’s per seconde maakt van het terrein eronder, elk met een tijdstempel. Het algoritme voorspelt wat de camera op dat moment zou moeten zien op basis van foto’s die even daarvoor zijn gemaakt. Vervolgens berekent het het verschil tussen de verwachte locatie en de werkelijke locatie van de landeigenschappen om te corrigeren voor de positie, snelheid en hoogte.

Maar op deze reis waren de tijdstempels uit. Als gevolg hiervan zag de creatie eruit alsof hij werd bestuurd door een dronken bestuurder, “die zijn snelheid aanpaste en heen en weer leunde in een wiebelig patroon”, NASA zei op de blog.

Het was echter in staat om veilig te landen binnen 5 meter van zijn doel vanwege “de grote inspanning die het kostte om ervoor te zorgen dat het vluchtcontrolesysteem van de helikopter een ‘grote stabiliteitsmarge’ had”, schreef NASA. Met andere woorden: “In een zeer echte zin, creativiteit doordrongen van de situatie.” .”

Vlucht 9, in juli, was ook een vliegtuig “Nagelbijten”, schreef NASA. Niet alleen omdat Ingenuity records brak in vluchtduur en vliegsnelheid, maar omdat het over de krater van een vulkaan vloog, “zou een gebied genaamd ‘Séítah’ moeilijk te doorkruisen zijn met een landvoertuig zoals de Perseverance-rover”, schreef NASA in zijn blog.

Omdat de Ingenuity is ontworpen als een technische demo, hebben ingenieurs hem ontworpen om over grotendeels vlak terrein te vliegen en kan hij gemakkelijker worden genavigeerd met de ingebouwde camera. Maar voor deze reis zal de creativiteit zich in de krater van de vulkaan moeten storten. Hierdoor moest hij zijn snelheid verminderen en moesten ingenieurs zijn navigatie-algoritme aanpassen. De vlucht was een succes en Ingenuity was in staat om kleurenafbeeldingen van het gebied opnieuw uit te zenden, waaronder een site waarvan sommigen denken dat “sommige van de diepste wateromgevingen in het oude Jezero-meer kunnen worden vastgelegd”, schreef NASA. “Vanwege het strakke takenschema is het waarschijnlijk dat ze deze rotsen niet per rover kunnen bezoeken, dus Ingenuity biedt misschien de enige mogelijkheid om deze afzettingen tot in detail te bestuderen.”

Sindsdien is de creativiteit doorgegaan en overwint horde na horde. Ergens in september ontdekte hij dat er een probleem was met de motor Terwijl buiten preflight “En ze deed precies wat ze moest doen: ze annuleerde de vlucht.”

Ongeveer een maand later was het probleem opgelost en kon ik weer op pad.

In april deed hij nog een ontdekking – de parachute-viaduct die de sonde vertraagde in zijn afdaling op Mars, en hij zag het puin van de schaal die de rover had beschermd toen deze naar het oppervlak van Mars afdaalde. Er waren een paar door de mens gemaakte objecten op een andere planeet, de beelden “verbaasden me gewoon”, zei Gleese. In het verleden was NASA in staat om voertuigen op het oppervlak van Mars te observeren met ruimtevaartuigen in een baan op afstand. Maar hier waren stukken instrumentatie, van dichtbij, met zo’n hoge resolutie dat het ‘sterke spul’ dat in de koker was gecodeerd zichtbaar was door een dunne laag rood Marsstof.

Toen, 10 dagen later, op 29 april, nam ze haar laatste vlucht tot nu toe, # 28, een korte vlucht van twee en een halve minuut op een kwart mijl. Nu vraagt ​​NASA zich af of dit de laatste zal zijn.

Het ruimteagentschap is van mening dat het onvermogen van de helikopter om zijn batterijen volledig op te laden, ervoor zorgde dat de helikopter in een toestand van laag vermogen kwam. Toen ze in slaap viel, werd de klok aan boord van de helikopter gereset, zoals de klokken voor thuis werken na een stroomstoring. Dus de volgende dag, toen de zon opkwam en de batterijen begon op te laden, liep de helikopter niet synchroon met de rover: “In wezen, toen Ingenuity dacht dat het tijd was om Perseverance te bellen, luisterde het basisstation van de rover niet”, NASA schreef.

Toen deed NASA iets ongewoons: volhardende missiecontrollers kregen de opdracht om ongeveer 5 mei naar de helikopter te luisteren.

Eindelijk, een beetje creativiteit genaamd thuis.

NASA zei dat de radioverbinding “stabiel” was, dat de helikopter in goede staat was en dat de batterij voor 41 procent was opgeladen.

Maar, zoals NASA waarschuwde: “een radiocommunicatiesessie betekent niet dat creativiteit uit het bos is. Door (fotosynthetisch) stof in de lucht te stimuleren, moeten de batterijen van de helikopter worden opgeladen tot een niveau dat belangrijke componenten (zoals de klok en verwarming) toelaat. om de hele nacht actief te blijven is best een uitdaging.” .

Misschien vliegt de creativiteit weer de lucht in. Misschien niet.

“Op dit moment kan ik je niet vertellen wat er gaat gebeuren”, zei Gilles. “We zijn nog steeds bezig om een ​​manier te vinden om er weer mee te vliegen. Maar doorzettingsvermogen is de belangrijkste taak, dus we moeten onze verwachtingen op de juiste manier gaan stellen.”