На этом рисунке показан наиболее вероятный сценарий жесткой посадки вертолета НАСА Ingenuity Mars во время его 72-го и последнего полета 18 января 2024 года. Высокие горизонтальные скорости при приземлении привели к сильному удару о волну песка, в результате чего Ingenuity перевернулся и перевернулся. повредить лопасти несущего винта. Изображение предоставлено: НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калтех.
Инженеры Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии и компании AeroVironment в настоящее время проводят детальную оценку последнего полета марсианского вертолета Ingenuity 18 января 2024 года, которая будет опубликована в виде технического отчета НАСА в ближайшие несколько недель.
Разработанный как демонстрация технологий для проведения до пяти экспериментальных испытательных полетов в течение 30 дней, Ingenuity стал первым самолетом в другом мире. Он проработал почти три года, совершив 72 полета и пролетев дальше запланированного более 30 раз, при этом продолжительность полета составила более двух часов.
Расследование приходит к выводу, что неспособность навигационной системы Ingenuity предоставлять точные данные во время полета, вероятно, стала причиной цепочки событий, которые привели к завершению миссии. Ожидается, что выводы отчета принесут пользу будущим марсианским вертолетам, а также другим самолетам, предназначенным для использования в других мирах.
Последнее восхождение
Рейс 72 планировался как короткий вертикальный прыжок для оценки полетных систем Ingenuity и фотографирования местности. Данные полета показывают, что Ingenuity поднимается на высоту 40 футов (12 метров), зависает и делает снимки.
Снижение началось через 19 секунд, а через 32 секунды вертолет снова оказался на поверхности и потерял связь. На следующий день миссия восстановила связь и изображения, которые были потеряны через шесть дней после полета, и показали, что у Ingenuity были серьезные повреждения лопастей несущего винта.
Что случилось
«Когда вы проводите расследование несчастного случая на расстоянии 100 миллионов миль, у вас нет черного ящика или очевидцев», — сказал первый пилот Ingenuity, Ховард Грип из JPL. «Хотя с имеющимися данными возможны несколько сценариев, мы считаем, что наиболее вероятным является один: отсутствующая текстура поверхности предоставила навигационной системе слишком мало информации для работы».
Система видеонавигации вертолета спроектирована таким образом, чтобы использовать направленную вниз камеру для отслеживания визуальных особенностей поверхности на хорошо текстурированной (гравийной), но плоской местности. Этих ограниченных возможностей слежения было более чем достаточно для выполнения первых пяти полетов Ingenuity, но на рейсе 72 вертолет оказался в районе кратера Джезеро, заполненном крутыми, относительно неструктурированными песчаными волнами.
Одним из основных требований к навигационной системе было предоставление оценок скорости, которые позволили бы вертолету приземлиться в небольшом диапазоне вертикальных и горизонтальных скоростей. Данные, отправленные во время рейса 72, показывают, что навигационная система не смогла найти достаточно особенностей поверхности для отслеживания примерно через 20 секунд после взлета.
На фотографиях, сделанных после полета, видно, что из-за навигационных ошибок при приземлении возникла высокая горизонтальная скорость. В наиболее вероятном сценарии сильный удар о песчаный склон заставил Ingenuity раскачиваться и раскачиваться.
Быстрое изменение положения привело к тому, что быстро вращающиеся лопасти несущего винта подверглись нагрузке, выходящей за пределы проектных ограничений, и все четыре лопасти несущего винта сломались в самом слабом месте — примерно на трети пути от кончика. Поврежденные лопасти вызвали чрезмерную вибрацию в системе несущего винта, оторвав оставшуюся часть лопасти от ее основания и создав чрезмерную потребность в мощности, что привело к потере связи.
Откройте для себя новейшие достижения науки, технологий и космоса благодаря более чем 100 000 подписчиков, которые ежедневно получают информацию от Phys.org. Подпишитесь на нашу бесплатную рассылку и получайте ежедневные или еженедельные новости о прорывах, инновациях и важных результатах исследований.
Вниз, но не наружу
Хотя рейс 72 оставил Ingenuity навсегда приземленным, вертолет отправляет данные о погоде и тестах авионики на марсоход Perseverance примерно раз в неделю. Информация о погоде может принести пользу будущим исследователям Красной планеты. Данные авионики уже оказались полезными для инженеров, работающих над будущими проектами самолетов и других транспортных средств для Красной планеты.
«Поскольку проект Ingenuity был разработан так, чтобы быть доступным по цене, требуя при этом большого количества вычислительной мощности, мы были первой миссией, которая отправила в космос коммерческие готовые процессоры для мобильных телефонов», — сказал Тедди Цанетос, менеджер проекта Ingenuity.
«Сейчас мы приближаемся к четырем годам непрерывной работы, а это говорит о том, что не обязательно все должно быть больше, тяжелее и устойчивее к радиации, чтобы функционировать в суровых марсианских условиях».
Вдохновленные долговечностью Ingenuity, инженеры НАСА протестировали меньшие по размеру и более легкие устройства авионики, которые можно было бы использовать в конструкциях транспортных средств для кампании по возвращению образцов с Марса. Эти данные также помогут инженерам изучить, как может выглядеть и работать будущий марсианский вертолет.
Во время брифинга в среду, 11 декабря, на ежегодном собрании Американского геофизического союза в Вашингтоне Цанетос поделился подробностями винтокрылого аппарата Mars Chopper — концепции, которую он и другие выпускники Ingenuity исследуют.
По задумке, Чоппер примерно в 20 раз тяжелее Ingenuity, сможет нести несколько фунтов научного оборудования и автономно исследовать отдаленные места на Марсе, преодолевая расстояние до 2 миль (3 километров) в день. (Самый длинный полет Ingenuity составил 2310 футов или 704 метра.)
«Изобретательность дала нам уверенность и данные, позволяющие представить будущее полетов на Марс», — сказал Цанетос.
