Talking ScienceΤο ελικόπτερο Ingenuity Mars έχει ήδη επιτύχει σειρά ελεγχόμενων πτήσεων στον Άρη, φτάνοντας πρόσφατα το όριο των 60 πτήσεων. Ενώ πετά πάνω από το τοπίο του Άρη, το Ingenuity αναζητά τοποθεσίες εξερεύνησης για το ρόβερ Perseverance.
Τα επτά πράγματα που πρέπει να γνωρίζετε για το ελικόπτερο Ingenuity Mars:
1) Το Ingenuity Mars είναι μια πειραματική δοκιμή πτήσης.
Το Ingenuity Mars είναι αυτό που είναι γνωστό ως επίδειξη τεχνολογίας – ένα έργο που επιδιώκει να δοκιμάσει μια νέα ικανότητα για πρώτη φορά, με περιορισμένο εύρος. Προηγούμενες πρωτοποριακές τεχνολογικές επιδείξεις περιλαμβάνουν το Mars Pathfinder rover, Sojourner και το Mars Cube One (MarCO) CubeSats που πέταξε δίπλα στον Άρη το 2018.
Το ελικόπτερο δε φέρει επιστημονικά όργανα και συνοδεύει την αποστολή Perseverance Mars 2020. Ο στόχος του Ingenuity είναι μηχανικός: να επιδείξει την πτήση στροφείου στην εξαιρετικά λεπτή ατμόσφαιρα του Άρη.
2) Το Ingenuity Mars επιχείρησε με επιτυχία την πρώτη ελεγχόμενη πτήση σε άλλο πλανήτη – ένα κατόρθωμα με υψηλό βαθμό δυσκολίας.
Ο Άρης έχει πολύ χαμηλές θερμοκρασίες, με νύχτες τόσο κρύες όσο μείον 130 βαθμούς Φαρενάιτ (μείον 90 βαθμούς Κελσίου) στον κρατήρα Jezero. Ένας από τους πρώτους στόχους του Ingenuity όταν έφτασε στον Κόκκινο Πλανήτη ήταν απλώς να επιβιώσει για πρώτη φορά στην παγωμένη Αρειανή νύχτα.
Ο Άρης έχει μια σπάνια ατμόσφαιρα – μόλις το 1% περίπου της πυκνότητας της ατμόσφαιρας μας στη Γη. Επειδή η ατμόσφαιρα του Άρη είναι πολύ λιγότερο πυκνή, το Ingenuity έχει σχεδιαστεί για να είναι ελαφρύ, με λεπίδες ρότορα που είναι πολύ μεγαλύτερες και περιστρέφονται πολύ πιο γρήγορα από αυτό που θα απαιτούσε ένα ελικόπτερο της μάζας του Ingenuity στη Γη. Ο Άρης όντως βοηθάει το ελικόπτερο: Η βαρύτητα εκεί είναι μόνο περίπου το ένα τρίτο της βαρύτητας της Γης. Αυτό σημαίνει ότι μπορεί να ανυψωθεί με ελαφρώς περισσότερη μάζα με δεδομένο ρυθμό περιστροφής.
Οι πρωτοποριακές του φιλοδοξίες είναι παρόμοιες με εκείνες του Flyer των αδελφών Ράιτ, που πέτυχε την πρώτη ελεγχόμενη πτήση στη Γη με κινητήρα.
3) Το Ingenuity Mars βασίστηκε στο διαστημόπλοιο Mars 2020 Perseverance για ασφαλή μετάβαση στον Άρη και για επιχειρήσεις στην επιφάνεια του Κόκκινου Πλανήτη.
Η εφευρετικότητα είναι φωλιασμένο στο πλάι κάτω από την κοιλιά του ρόβερ Perseverance, με ένα κάλυμμα για να το προστατεύει από τα συντρίμμια που εκτοξεύονται κατά την προσγείωση. Τόσο το ρόβερ όσο και το ελικόπτερο έχουν βρίσκονται με ασφάλεια μέσα σε μια κάψουλα εισόδου που μοιάζει με κοχύλι κατά τη διάρκεια του ταξιδιού των 293 εκατομμυρίων μιλίων (471 εκατομμυρίων χιλιομέτρων) στον Άρη. Το σύστημα ισχύος στο διαστημόπλοιο Mars 2020 φόρτιζε περιοδικά τις μπαταρίες του Ingenuity καθ’ οδόν προς τα εκεί.
4) Το Ingenuity Mars είναι έξυπνο για ένα μικρό ρομπότ.
Οι καθυστερήσεις είναι εγγενές μέρος της επικοινωνίας με διαστημόπλοιο σε διαπλανητικές αποστάσεις, πράγμα που σημαίνει ότι οι ελεγκτές πτήσης του ελικοπτέρου στο JPL δεν μπορούν να ελέγχουν το ελικόπτερο με ένα joystick ή να κοιτάζουν μηχανολογικά δεδομένα ή εικόνες από κάθε πτήση παρά μόνο μετά την εκτέλεση της πτήσης.
Ως εκ τούτου, το Ingenuity παίρνει κάποιες από τις αποφάσεις του, με βάση τις παραμέτρους που έχουν ορίσει οι μηχανικοί του στη Γη. Το Ingenuity έχει ένα είδος προγραμματιζόμενου θερμοστάτη, για παράδειγμα, που το κρατά ζεστό στον Άρη. Κατά τη διάρκεια της πτήσης, το Ingenuity αναλύει δεδομένα αισθητήρων και εικόνες του εδάφους για να διασφαλίσει ότι παραμένει στην πορεία πτήσης που έχουν προγραμματιστεί από τους μηχανικούς του έργου.
5) Το Ingenuity Mars έχει ήδη επιδείξει επιτεύγματα μηχανικής.
Χρειάστηκε η ανθρωπότητα αιώνες και πολλές δοκιμές και λάθη για να καταλάβει πώς να πετάει αεροπλάνα και ελικόπτερα στη Γη. Με προσεκτικά βήματα για έξι χρόνια, οι μηχανικοί της ομάδας Ingenuity κατάφεραν να αποδείξουν ότι ήταν δυνατό να κατασκευαστεί κάτι εξαιρετικά ελαφρύ που θα μπορούσε να δημιουργήσει αρκετή ανύψωση στη λεπτή ατμόσφαιρα του Άρη για να απογειωθεί από το έδαφος, και που θα μπορούσε να λειτουργεί και να επιβιώνει αυτόνομα στο απαιτητικό περιβάλλον του Άρη. Αυτά τα επιτεύγματα έχουν ήδη ξεπεράσει τα όρια της φυγής.
Το Ingenuity έχει πλέον επιβιώσει από το δυναμικό περιβάλλον γύρω από την εκτόξευση και απέδειξε ότι μπορεί να φορτίσει τις μπαταρίες του στο διάστημα. Η πτήση πάνω από την επιφάνεια του Άρη επιβεβαίωσε τα αποτελέσματα από τις δοκιμές πτήσης που πραγματοποιήθηκαν σε ειδικούς θαλάμους προσομοίωσης του διαστήματος και έχει δώσει πληροφορίες για τη λειτουργία ενός ελικοπτέρου στον Άρη.
6) Η ομάδα πισω απο το Ingenuity Mars μετράει την επιτυχία ένα βήμα τη φορά.
Δεδομένης της πειραματικής φύσης του Ingenuity, η ομάδα είχε μια μακρά λίστα με ορόσημα που θα έπρεπε να περάσει το ελικόπτερο για να μπορέσει να απογειωθεί και να προσγειωθεί την άνοιξη του 2021.
- Επιβίωση του ταξιδιού στον Άρη και προσγείωση στον Κόκκινο Πλανήτη
- Ασφαλής ανάπτυξη στην επιφάνεια από την κοιλιά του ρόβερ Perseverance
- Διατηρώντας αυτόνομα τη θερμότητα στις έντονα κρύες αρειανές νύχτες
- Αυτόνομη φόρτιση με το ηλιακό πάνελ του
- Επιτυχής επικοινωνία προς και από το ελικόπτερο μέσω του σταθμού βάσης του ελικοπτέρου Mars στο ρόβερ.
7) Το Ingenuity Mars ανοίγει το δρόμο, για μελλοντική εξερεύνηση του Άρη περιλαμβάνοντας μια φιλόδοξη εναέρια διάσταση.
Το Ingenuity Mars προορίζεται να επιδείξει τις τεχνολογίες που απαιτούνται για την πτήση στην ατμόσφαιρα του Άρη. Εάν είναι επιτυχείς, αυτές οι τεχνολογίες θα μπορούσαν να επιτρέψουν άλλα προηγμένα ρομποτικά ιπτάμενα οχήματα που θα μπορούσαν να αποτελέσουν μέρος μελλοντικών ρομποτικών και ανθρώπινων αποστολών στον Άρη.
Οι πιθανές χρήσεις ενός μελλοντικού ελικοπτέρου στον Άρη περιλαμβάνουν την προσφορά μιας μοναδικής οπτικής γωνίας που δεν παρέχεται από τα τρέχοντα τροχιακά που βρίσκονται ψηλά ή από τα ρόβερ και τα προσγειωμένα αεροσκάφη στο έδαφος. Εικόνες υψηλής ευκρίνειας και αναγνώριση για ρομπότ ή ανθρώπους, και πρόσβαση σε έδαφος που είναι δύσκολο να προσεγγίσουν τα ρόβερ. Ένα μελλοντικό ελικόπτερο θα μπορούσε ακόμη και να βοηθήσει στη μεταφορά ελαφρών αλλά ζωτικής σημασίας ωφέλιμων φορτίων από τη μια τοποθεσία στην άλλη.
Τεχνικά χαρακτηριστικά
Μάζα: 1,8 κιλά
Βάρος: 4 κιλά στη Γη. 1,5 κιλό στον Άρη
Πλάτος: Συνολικό μήκος ρότορα: ~4 πόδια (~1,2 μέτρα) από άκρη σε άκρη
Ενέργεια: Ηλιακό πάνελ φορτίζει μπαταρίες ιόντων λιθίου, παρέχοντας αρκετή ενέργεια για μία πτήση 90 δευτερολέπτων ανά Αρειανή ημέρα (~350 Watt μέσης ισχύος κατά τη διάρκεια της πτήσης)
Άνοιγμα λεπίδας: λίγο λιγότερο από 4 πόδια (1,2 μέτρα)
Εμβέλεια πτήσης: Έως 980 πόδια (300 μέτρα)
Υψόμετρο πτήσης: Έως 15 πόδια (5 μέτρα)
Περιβάλλον πτήσης: Λεπτή ατμόσφαιρα, λιγότερο από 1% τόσο πυκνή όσο της Γης
Πηγή: NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS
