НАСА планирует свой первый испытательный полет на Марс на понедельник — Spaceflight Now

После устранения неполадок на большом расстоянии вертолет НАСА Ingenuity Mars совершит свой первый полет в другой мир в понедельник в рамках демонстрации, которая может открыть дверь в новую эру межпланетной воздушной разведки.

Инженеры Лаборатории реактивного движения НАСА в Калифорнии в воскресенье отправили команды на испытательный полет Ingenuity, проложив путь к взлету коротким прыжком вверх и вниз в 3:31 утра по восточному времени (0731 по Гринвичу) в понедельник.

Наземным группам потребуется около трех часов, чтобы получить данные, подтверждающие результат полета. Сигналы будут передаваться от вертолета к постоянному марсоходу, который запустил дрон на поверхность Марса 3 апреля, а затем к орбитальному аппарату, летящему над головой, для передачи данных на Землю.

NASA TV будет вести прямую трансляцию из Оперативного центра JPL, начиная с 6:15 утра по восточному времени (10:15 по Гринвичу) в понедельник, поскольку официальные лица ждут данных о результатах прыжка на изобретательность. Как только данные начнут поступать, инженеры проанализируют сигналы для сигнатуры тревоги, которую вертолет подобрал и успешно приземлился.

Затем изображения начнут поступать обратно на Землю с камер на борту, а камеры в Tenacity Wagon будут отслеживать полет с расстояния около 200 футов (60 метров).

Должностные лица НАСА ожидают, что полностью автоматизированный полет в понедельник займет около 40 секунд, поскольку дрон взлетает на высоте около 10 футов (3 метра), на мгновение парит там, затем поворачивается, чтобы подать сигнал в другом направлении, прежде чем снова приземлиться на четырех углях. Ножки волокна.

Первые изображения с черно-белой навигационной камеры вертолета могут вернуться на Землю вскоре после испытательного полета в понедельник. Затем автомобиль перейдет в режим сна и зарядит свои батареи перед отправкой цветных изображений.

Тем временем увеличительная камера с высоким разрешением на мачте марсохода Perseverance будет пытаться снимать неподвижные изображения и видео с вертолета.

«Мы очень взволнованы», — сказал Тим Кэнхэм, руководитель отдела инженерных разработок JPL. «Это может быть замечательный день. Мы все нервничаем, но мы уверены, что вкладываем много работы и времени, и у нас есть нужные люди, которые сделают эту работу».

Если первый полет окажется столь же успешным, как надеется НАСА, Ingenuity сможет совершить полет еще четыре раза в последующие недели, пытаясь более смело взглянуть на полет, прежде чем в следующем месяце завершить кампанию испытательных полетов. Затем НАСА хочет высвободить настойчивость, чтобы продолжить свою основную научную миссию по поиску и сбору образцов марсианских горных пород для возможного возвращения на Землю.

Лори Глейз, глава отдела планетарных наук НАСА, охарактеризовала инновационный вертолет как эксперимент с «высоким риском и высокой наградой», который может проложить путь для будущих летательных аппаратов для исследования Марса и других планет.

Масса вертолета Ingenuity стоимостью 80 миллионов долларов составляет всего 1,8 килограмма. Он весит 4 фунта на Земле или 1,5 фунта в условиях марсианской гравитации, но его легкие лопасти должны создавать подъемную силу в атмосфере менее 1% плотности Земли на уровне моря.

Бобби Браун, директор по планетарной науке в Лаборатории реактивного движения, сказал, что вертолет и его группа поддержки на Земле попытаются воспроизвести «момент братьев Райт» в другом мире.

Признавая полет Ingenuity как еще одного первого летчика, НАСА установило на марсианский вертолет кусок ткани размером с почтовую марку с первого самолета братьев Райт, известного как Flyer. Ткань покрывала одно из крыльев самолета во время его первого полета в Китти Хок, Северная Каролина, 17 декабря 1903 года.

Еще один кусок ткани и кусок дров с «Райт Флайер» полетели на Луну во время миссии «Аполлон-11» в 1969 году. В то время как братья Райт использовали ткань и дерево для своих самолетов, творчество основано на коже из углеродного волокна и «экзотических металлах, — сказал Боб Палрам, главный инженер Лаборатории реактивного движения Ingenuity.

Томас Зурбухен, глава отдела науки НАСА, описал первую попытку полета Ingenuity как «исторический момент с аналогами в 1903 году, когда управление полетом осуществлялось на другой планете».

С тех пор, как в начале этого месяца компания «Настойчивость» развернула вертолет Ingenuity прямо из живота, вертолет доказал, что может заряжать свои батареи с помощью солнечных батарей и согреваться холодной марсианской ночью. Наземные бригады также разослали приказы разблокировать лопасти ротора, которые простираются примерно на 4 фута (1,2 метра) из конца в конец, для испытания на низкую скорость вращения 50 об / мин.

Но возникла проблема, из-за которой последовательность запуска ротора дрона была сокращена до поверхности Марса при попытке выйти на орбиту на высокой скорости 9 апреля. Тест на быстрое вращение лопастей Ingenuity должен был стать последним выходом, прежде чем официальные лица совершат переход к первому полету вертолета. Тогда это намечено на 11 апреля.

По данным НАСА, последовательность команд для испытания на высокоскоростное вращение закончилась раньше, чем вертолет пытался переключить бортовой компьютер из «предполетного» в «полетный» режим. Система управления таймером, предназначенная для наблюдения за цепочкой команд до завершения проверки вращения, истекла, что приводит к преждевременному прекращению проверки вращения вертолета.

Команды JPL разработали две тактики для решения проблемы последовательности команд. Один из подходов включает изменение последовательности команд, чтобы «изменить время» перехода вертолета из предполетного режима в режим полета, по словам МиМи Аунга, менеджера проекта Ingenuity.

Другое решение — отключение движения и задержка первого полета вертолета. Этот вариант — переустановить модифицированное программное обеспечение в бортовом компьютере Ingenuity, заменив код, который отлично работал на вертолете почти два года, — написал Онг в сообщении на веб-сайте НАСА.

Опыт полета с измененной последовательностью команд стал проще, и в пятницу он успешно прошел тест на вращение несущих винтов вертолета до почти 2500 об / мин. Испытания показали, что решение позволит вертолету перейти в режим полета и взлететь в 85% попыток.

«Мы также знаем, что если первая попытка в понедельник не сработает, мы можем попробовать эти команды еще раз, с большой вероятностью, что последующие попытки в последующие дни будут успешными, даже если первая попытка не сработает», — написал Онг. «По этим причинам мы выбрали этот путь».

Тем временем команды на местах продолжают искать вариант резервного копирования для обновления программного обеспечения Ingenuity. Новое программное обеспечение уже связано с марсоходом Perseverance, который при необходимости может передавать код в Ingenuity через радиосвязь между марсоходом и вертолетом.

«Если наш первоначальный подход к полету не сработает, — писал Онг, — марсоход отправит на вертолет новое программное обеспечение для управления полетом». «Затем нам потребуется несколько дополнительных дней подготовки для загрузки и тестирования нового программного обеспечения на Ingenuity, повторных испытаний ротора в этой новой конфигурации и повторного использования для первой попытки полета».

Онг сравнил попытку испытательного полета с пуском ракеты.

«Мы делаем все, что в наших силах, чтобы это работало, но мы также знаем, что нам, возможно, придется навести порядок и попробовать еще раз», — написала она. «В инженерии всегда присутствует неопределенность, но именно это делает работу над передовыми технологиями такой захватывающей и выгодной. Мы должны постоянно вводить новшества и разрабатывать решения для новых задач. И пробовать то, о чем только другие мечтали».

Онг писал: «Творчество — это технологический опыт». «Таким образом, наш план состоит в том, чтобы улучшить ситуацию и учиться на практике. Мы идем на риск, на который не могут пойти другие миссии, и мы тщательно оцениваем каждый шаг».

Если все получится, лопасти из углеродного волокна будут вращаться примерно 40 раз в секунду, чтобы оторвать вертолет Ingenuity от земли. Сами лопасти ротора имеют массу всего 35 приростов, или чуть больше унции веса, и должны вращаться быстрее, чем лопасти вертолета на земле.

«Вертолет летит, создавая подъемную силу», — сказал Онг. «На Земле это делается путем выталкивания воздуха, поэтому лопасти толкают воздух, и создается лифт. На Марсе, где плотность атмосферы очень мала — около 1% по сравнению с здесь — меньше частиц, которые в основном должны быть выталкивается наружу. Это означает, что мы должны компенсировать это … мы должны вращаться намного быстрее, чем на земле «.

Чрезвычайно легкий вертолет в сочетании с молниеносными алгоритмами управления, позволяющими регулировать полет самолета 500 раз в секунду, требует современных материалов и вычислительных возможностей.

«У нас не было возможности сделать это 15 или 20 лет», — сказал Аунг.

Напишите автору по электронной почте.

Следите за сообщениями Стивена Кларка в Twitter: Вставить твит.