21 января 2021 г., nasa.gov

Технологический эксперимент Ingenuity (Изобретательность) готовится к попытке первого управляемого полета на Красной планете.

Когда марсоход NASA Perseverance (Настойчивость) сядет на Марс 18 февраля 2021 года, он привезет туда небольшого, но могучего пассажира: марсианский вертолет 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 NASA в Южной Калифорнии знали, что теоретически возможно летать в тонкой атмосфере Марса, но никто из них не был уверен, возможно ли построить достаточно мощный аппарат, чтобы летать, быть на связи и выживать автономно с экстремальными ограничениями на его массе.

Затем команде пришлось доказать в ходе испытаний на Земле, что он может летать в условиях Марса. Теперь, когда они достигли этих целей, команда готовится протестировать Ingenuity в реальных условиях Марса.

«Наша команда Mars Helicopter делала то, что никогда раньше не делалось. Никто с самого начала не мог быть уверен, что это вообще возможно» — сказал МиМи Аунг (MiMi Aung), менеджер проекта Ingenuity в JPL. «На этом пути мы столкнулись со многими проблемами, которые могли бы остановить нас на нашем пути. Мы в восторге от того, что сейчас так близки к демонстрации на Марсе того, на что действительно способна Ingenuity»

Ingenuity пережила сильные вибрации при запуске 30 июля 2020 года и прошла проверку работоспособности, ожидая, когда с Perseverance 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 Ingenuity:

1. Ingenuity — 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. Ingenuity предпримет до пяти испытательных полетов во время демонстрационного окна в течение 30 марсианских солов (31 земного дня). Его новаторские устремления аналогичны стремлениям Flyer братьев Райт, который совершил первый управляемый полет на Земле.

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 очень холодно, а ночью в кратере Джезеро, месте посадки марсохода и вертолета, температура достигает минус 130 градусов по Фаренгейту (минус 90 градусов по Цельсию).

Эти температуры будут испытывать пределы стойкости готовых деталей оригинальной конструкции, используемых в Ingenuity. Испытания на Земле при прогнозируемых температурах показали, 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. Ingenuity рассчитывает на безопасную посадку миссии Mars 2020 Perseverance и совместную работу с марсоходом на поверхности Красной планеты.

Ingenuity приютилась сбоку под брюхом марсохода Perseverance и укрыта  крышкой, которая защитит ее от мусора, поднимаемого во время посадки. И марсоход, и вертолет надежно укрыты внутри капсулы, похожей на ракушку, во время путешествия на Марс длиной 293 миллиона миль (471 миллион километров). Система питания космического корабля Mars 2020 периодически заряжает аккумуляторы Ingenuity по пути туда.

Совершать посадку на поверхность Марса Ingenuity будет вместе с Perseverance. Система входа, спуска и посадки марсохода оснащена сверхзвуковым парашютом, новыми «мозгами» для автономного избегания опасностей и компонентами для маневра небесного крана, который спустит марсоход на Марс с спускаемого аппарата. Только около 50% всех попыток сесть на Марсе оказались успешными. 

В течение первых нескольких месяцев после посадки, как только будет найдено подходящее место для развертывания вертолета, система отделения вертолета от марсохода снимет защитную крышку, развернет вертолет в положение для опускания опор и осторожно опустит Ingenuity на поверхность. На протяжении всей кампании по вводу в эксплуатацию и летным испытаниям вертолета марсоход будет поддерживать связь с Землей. Команда марсохода также планирует собрать изображения сделанные Ingenuity.

4. Ingenuity 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 изобретательных рассчитывает на успех шаг за шагом. 

Учитывая экспериментальный характер Ingenuity, у команды есть длинный список задач, которые должен достичь вертолет, прежде чем он сможет взлететь и приземлиться весной 2021 года. Команда отметит каждую задачу:

• Пережить полет на Марс и сесть на Красной планете;
• Совершить безопасный выход на поверхность из-под брюха Perseverance;
• Проверить автономное согревание в очень холодные марсианские ночи;
• Самостоятельно заряжаться от солнечной панели над пропеллерами;
• Держать успешную связь с вертолетом 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 миссия Ingenuity удастся, будущие исследования Марса могут включать в себя амбициозные исследования с воздуха.

Ingenuity 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 помогут создать другие передовые роботизированные летательные аппараты, которые смогут стать частью будущих роботизированных и человеческих миссий на Марс. Возможные варианты использования будущего вертолета на Марсе включают предоставление уникальной точки обзора, не обеспечиваемой современными марсианскими орбитальными аппаратами или марсоходами и посадочными модулями на земле; изображения высокой четкости и разведка для роботов или людей; доступ к местности, труднодоступной для вездеходов. Вертолет будущего мог бы даже помочь перевозить легкие, но жизненно важные полезные нагрузки с одного места на другое.

Подробнее о проекте

JPL, подразделение Калифорнийского технологического института в Пасадене, Калифорния, руководит демонстрацией технологии Ingenuity Mars Helicopter для NASA. JPL также управляет проектом Mars 2020 Perseverance для NASA.

Подробнее об Ingenuity можно прочитать в его онлайн-пресс-ките:
https://www.jpl.nasa.gov/news/press_kits/mars_2020/ingenuity/landing/

Посадочный пресс-кит для Perseverance можно найти по адресу:
https://www.jpl.nasa.gov/news/press_kits/mars_2020/landing/

Jia-Rui Cook
Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Calif.
818-354-0724
jccook@jpl.nasa.gov

Alana Johnson / Grey Hautaluoma
NASA Headquarters, Washington
202-672-4780 / 202-358-0668
alana.r.johnson@nasa.gov / grey.hautaluoma-1@nasa.gov

Редактор: Тони Грейсиус

Это перевод статьи 6 Things to Know About NASA’s Mars Helicopter on Its Way to Mars.