Elicopterul Ingenuity de la NASA a făcut istorie zburând pe Marte

Nota editorului: această poveste a fost actualizată cu detalii despre al doilea și al treilea zbor al Ingenuity.


Un elicopter tocmai a zburat pe Marte. Ingeniozitatea NASA a plutit timp de aproximativ 40 de secunde deasupra suprafeței Planetei Roșii, marcând primul zbor al unei nave spațiale pe o altă planetă.

În primele ore din 19 aprilie, elicopterul și-a rotit palele rotorului din fibră de carbon și s-a ridicat în aerul subțire al marției. S-a ridicat la aproximativ trei metri deasupra solului, a pivotat pentru a privi roverul Perseverance al NASA, a făcut o fotografie și s-a așezat înapoi pe pământ.

„Piele de gaina. Arată exact așa cum l-am testat în camerele noastre de testare”, a spus managerul de proiect Ingenuity, MiMi Aung, într-un briefing de presă după zbor. „Zbor absolut frumos. Nu cred că mă voi opri vreodată să-l privesc iar și iar.”

Pe măsură ce datele zborului au început să ajungă în camera de control al misiunii Ingenuity de la Jet Propulsion Lab al NASA din Pasadena, California, în jurul orei 6:35 EDT, a căzut liniște. Și apoi au izbucnit urale când Håvard Grip, responsabilul de ghidare, navigație și control al Ingenuity, a anunțat: „A confirmat că Ingenuity și-a efectuat primul zbor, primul zbor al unei aeronave motorizate pe o altă planetă”.

imaginea umbrei elicopterului Ingenuity în timpul primului său zbor
Elicopterul Ingenuity de la NASA a făcut această fotografie cu propria sa umbră în timp ce plutea aproximativ trei metri în aerul marțian pe 19 aprilie.JPL-Caltech/NASA

„Este uimitor, genial. Toată lumea este super încântată”, a spus inginerul mecanic și membru al echipei Taryn Bailey. „Aș spune că este un succes.”

Zborul, programat inițial pentru 11 aprilie, a fost amânat pentru a actualiza software-ul elicopterului, după ce un test al palelor rotorului a arătat probleme la trecerea de la modul preflight la modul zbor. După repornire, un test de rotație de mare viteză din 16 aprilie a sugerat că schimbarea ar putea funcționa, pregătind scena pentru zborul din 19 aprilie.

„Nu te-am lăsat niciodată să sărbătorești pe deplin. De fiecare dată când atingem o piatră de hotar major, sunt ca, nu încă, nu încă”, a spus Aung echipei la câteva momente după confirmarea zborului. Acum este momentul să sărbătorim, a spus ea. „Ia acel moment și după aceea, să ne întoarcem la muncă și mai multe zboruri. Felicitări.”

Ingeniozitatea s-a ridicat în atmosfera subțire marțiană pentru prima dată pe 19 aprilie, demonstrând că zborul este posibil pe o altă planetă. Acest videoclip a fost filmat de roverul Perseverance, care a urmărit de la o distanță sigură.

Acest prim zbor a fost un test al tehnologiei; Ingeniozitatea nu va face nicio știință în timpul misiunii sale, care va dura 30 de zile marțiane din momentul în care s-a separat de rover, echivalentul a 31 de zile pe Pământ. Dar succesul său demonstrează că zborul cu motor este posibil în atmosfera subțire a lui Marte. Viitoarele vehicule aeriene de pe Marte ar putea ajuta robii sau astronauții umani să cerceteze căi sigure prin peisaje necunoscute sau să atingă terenuri dificile pe care un rover nu le poate traversa.

„Demonstrațiile tehnologice sunt cu adevărat importante pentru noi toți”, a spus Thomas Zurbuchen, administrator asociat pentru Direcția Misiune Științifică a NASA. „Este să luăm un instrument pe care nu l-am putut folosi și să îl punem în cutia de instrumente pe care o avem la dispoziție pentru toate misiunile noastre pe Marte.”

Zborul lui Ingenuity a fost punctul culminant a mai mult de șapte ani de imaginare, construire, testare și speranță pentru echipa de zbor.

„Despre asta se construiește sisteme și experimente de zbor inedite: proiectați, testați, învățați din design, ajustați designul, testați, repetați până la succes”, a spus Aung într-un briefing de știri din 9 aprilie.

Aung și echipa ei au început să testeze prototipurile timpurii ale unui elicopter Marte într-o cameră de testare cu lățimea de 7,62 metri la JPL în 2014. Nu era de la sine înțeles că zburarea pe Marte ar fi chiar posibilă, a spus Aung. „Este o provocare din multe motive diferite.”

Înainte de a porni pe Marte cu roverul Perseverance, Ingenuity a fost supus unor teste extinse într-un simulator de pe Marte pe Pământ. Inginerii săi au experimentat cu prototipuri timpurii și mai târziu cu Ingenuity în sine. Aceste teste au convins echipa că nava ar putea zbura în atmosfera subțire a lui Marte.

Chiar dacă gravitația lui Marte este doar aproximativ o treime din cea a Pământului, densitatea aerului este de aproximativ 1% față de nivelul mării de pe Pământ. Este greu pentru palele elicopterului să împingă aerul subțire suficient de tare încât să coboare de la sol.

Un alt mod de a ne gândi la asta este că aerul este mai subțire pe Marte decât este la trei ori înălțimea Muntelui Everest, a declarat inginerul Ingenuity Amelia Quon de la JPL în briefingul de știri. „În general, nu zburăm lucruri atât de sus”, a spus Quon. „Au fost unii oameni care s-au îndoit că am putea genera suficientă portanță pentru a zbura în acea atmosferă subțire marțiană.”

Așa că Quon și echipa ei au trecut elicopterul printr-o baterie de teste pe parcursul a cinci ani. „Slujba mea… a fost să fac Marte pe Pământ, și suficient pentru a ne putea zbura elicopterul în el”, a spus Quon. Camera de simulare a lui Marte ar putea fi golită de aerul Pământului și pompată plină cu dioxid de carbon la densități asemănătoare celor de Marte. Unele versiuni ale elicopterului au fost suspendate de tavan pentru a simula gravitația inferioară a lui Marte. Iar viteze ale vântului de până la 30 de metri pe secundă au fost simulate de un banc de aproximativ 900 de ventilatoare de computer care suflă în elicopter.

Versiunea finală a Ingenuity este ușoară, aproximativ 1,8 kilograme. Lamele sale sunt mai lungi (aproximativ 1,2 metri anvergura aripilor) și se rotesc mai repede (aproximativ 2.400 de rotații pe minut) decât ar avea nevoie un vehicul similar pentru a putea zbura pe Pământ. Până în momentul în care elicopterul a pornit pe Marte cu roverul Perseverance, în iulie 2020, inginerii erau încrezători că elicopterul va putea zbura și va păstra controlul pe Marte (SN: 7/30/20).

Perseverența a aterizat într-o regiune numită craterul Jezero pe 18 februarie (SN: 2/2/21). Elicopterul a fost pliat sub burta lui Perseverance sub un scut de protecție până pe 21 martie.

În următoarele câteva săptămâni, Perseverance a mers cu mașina pentru a găsi un loc plat pe care Ingenuity să-l lanseze. Apoi, Ingenuity s-a desfășurat încet și în cele din urmă a fost coborât ușor la pământ sub Perseverance pe 3 aprilie. Rover-ul a plecat repede pentru a-l scoate pe Ingenuity din umbră și a permite elicopterului să-și încarce bateriile cu panoul solar, dându-i suficientă putere pentru a supraviețui. noaptea înghețată marțiană.

Perseverență despachetând elicoperul Ingenuity
Ingeniozitatea a sosit pe Marte pliată sub roverul Perseverance într-un scut de protecție de mărimea unei cutii de pizza. După aterizare, Perseverance a căzut scutul și l-a coborât încet pe Ingenuity la pământ, apoi a plecat.JPL-Caltech/NASA

Pe 8 și 9 aprilie, Ingenuity și-a desfășurat palele rotorului și le-a testat capacitatea de a se învârti în pregătirea pentru a ieși în aer. După depanarea problemei software și retestarea palelor rotorului pe 16 aprilie, zborul a primit undă verde pentru 19 aprilie. Era programat pentru aproximativ 3:30 am, ora de vară a estului, pe 19 aprilie, ceea ce corespunde cu ora 12:30 pm, ora lui Marte. , la începutul după-amiezii. Acest lucru a dat panoului solar al ambarcațiunii suficient timp pentru a-și încărca bateriile pentru zbor. A fost, de asemenea, o perioadă în care senzorii meteo de la Perseverance, numiți MEDA, sugerau că viteza medie a vântului ar fi de aproximativ șase metri pe secundă.

Ingeniozitatea își testează rotoarele pe Marte
Elicopterul Ingenuity de la NASA și-a testat palele rotorului care se învârte pe 8 aprilie, cu o săptămână și jumătate înainte de a lua zborul în aerul subțire al marției pentru prima dată.JPL-Caltech/NASA

Ingeniozitatea a trebuit să se piloteze singur prin zbor. Acest lucru se datorează parțial întârzierii comunicării – Marte este suficient de departe de Pământ încât semnalele luminoase să dureze aproximativ 15 minute pentru a călători între cele două planete. Dar este și pentru că aerul subțire al lui Marte face ca elicopterul să fie dificil de condus. „Lucrurile se întâmplă prea repede pentru ca un pilot uman să reacționeze la asta”, a spus Quon.

Perseverența a filmat zborul de la aproximativ 65 de metri distanță, într-un loc numit Van Zyl Overlook. Ingenuity a filmat zborul din propria sa perspectivă, cu două seturi de camere: camerele sale de navigație orientate în jos, captând vederea de sub el în alb-negru, și camerele color care scanează orizontul.

imagine selfie a roverului Perseverance cu elicopterul Ingenuity în fundal
Pe parcursul mai multor zile, roverul Perseverance al NASA a coborât ușor elicopterul Ingenuity la sol și apoi și-a luat acest selfie cu el pe 6 aprilie de la aproximativ patru metri distanță. Rover-ul a pornit apoi la o distanță sigură de 65 de metri pentru a se pregăti să urmărească primul zbor al lui Ingenuity.MSSS/JPL-Caltech/NASA

Echipa speră să facă încă patru zboruri pe parcursul misiunii Ingenuity. Al doilea zbor a avut loc devreme, pe 22 aprilie. Ingeniozitatea s-a ridicat la cinci metri în aer, s-a înclinat pentru a zbura doi metri în lateral și s-a învârtit pentru a fotografia împrejurimile sale înainte de a ateriza în siguranță. La al treilea zbor din 25 aprilie, Ingenuity a zburat mai departe și mai repede decât oricând, chiar și în testele pe Pământ. Elicopterul s-a ridicat la cinci metri în aer și a accelerat 50 de metri pe orizontală, atingând doi metri pe secundă la viteza maximă. Roverul Perseverance a filmat Ingenuity în timp ce a zburat înăuntru și ieșind din câmpul vizual al roverului, apoi a blocat aterizarea.

Fiecare zbor următor va fi puțin mai îndrăzneț și mai riscant. „Vom împinge continuu până la limita acestui aeronavă”, a spus Aung în briefingul de știri din 19 aprilie. Și fiecare va fi un mușcător de unghii: o singură aterizare proastă ar putea pune capăt imediat. Ingeniozitatea nu are cum să se îndrepte după o cădere.

Acesta poate fi modul în care se încheie misiunea, a recunoscut Aung. „În cele din urmă, ne așteptăm că elicopterul își va atinge limita”, a spus ea. Chiar dacă în cele din urmă dispare într-un accident, echipa de ingineri va afla informații valoroase din modul în care elicopterul eșuează în cele din urmă.

La sfârșitul misiunii lui Ingenuity, Perseverance va pleca, lăsând în urmă micul elicopter care ar putea și își va continua propria misiune: să caute semne de viață trecută în craterul Jezero și să depoziteze pietre pentru o viitoare misiune de întoarcere pe Pământ.