Na wat probleemoplossing op lange afstand, zal NASA’s Ingenuity Mars-helikopter maandag zijn eerste vlucht naar een andere wereld proberen tijdens een demonstratie die de deur zou kunnen openen naar een nieuw tijdperk van interplanetaire luchtverkenning.
Ingenieurs van het Jet Propulsion Laboratory van NASA in Californië stuurden de commando’s voor de Ingenuity-testvlucht op zondag, waarmee ze de weg vrijmaakten voor het opstijgen in een korte sprong op en neer om 3:31 uur EDT (0731 GMT) op maandag.
Het duurt ongeveer drie uur voordat de grondteams gegevens ontvangen die het resultaat van de vlucht bevestigen. De signalen zullen van de helikopter naar de aanhoudende rover, die de drone op 3 april op het oppervlak van Mars heeft gelanceerd, weerkaatsen en vervolgens naar een bovenliggende orbiter om gegevens naar de aarde te verzenden.
NASA TV zal vanaf maandag om 6.15 uur EDT (1015 GMT) live verslaggeving uitzenden vanuit het JPL Operations Center, terwijl ambtenaren wachten op gegevens over de resultaten van de Ingenuity-sprong. Zodra de gegevens beginnen te stromen, analyseren ingenieurs de signalen voor de alarmsignatuur die de helikopter heeft opgepikt en met succes is geland.
Dan begonnen de beelden terug te stromen naar de aarde vanaf de camera’s aan boord, en de camera’s in de Tenacity Wagon bewaken de vlucht vanaf een afstand van ongeveer 60 meter.
NASA-functionarissen verwachten dat de volledig geautomatiseerde vlucht van maandag ongeveer 40 seconden zal duren, aangezien de drone opstijgt op ongeveer 10 voet (3 meter), daar even zweeft en dan omdraait om in een andere richting te signaleren voordat hij weer landt op vier koolstofatomen. Vezelbenen.
De eerste beelden van de zwart-wit navigatiecamera van de helikopter zouden kort na de testvlucht van maandag naar de aarde kunnen terugkeren. Daarna gaat het voertuig slapen en laadt het zijn batterijen op voordat de kleurenafbeeldingen worden verzonden.
Ondertussen zal de vergrotende camera met hoge resolutie op de mast van de Perseverance rover proberen stilstaande beelden en video’s van de helikopter vast te leggen.
“We zijn erg opgewonden”, zegt Tim Canham, hoofd van Ingenuity Operations bij JPL. “Het zou een geweldige dag kunnen worden. We zijn allemaal zenuwachtig, maar we hebben er vertrouwen in dat we er tijd en werk in steken en dat we de juiste mensen hebben om de klus te klaren.”
Als de eerste vlucht zo succesvol is als NASA hoopt, zou Ingenuity in de daaropvolgende weken nog vier keer kunnen vliegen en een krachtigere glimp van de vlucht proberen op te vangen voordat de testvluchtcampagne volgende maand wordt beëindigd. Vervolgens wil NASA het doorzettingsvermogen vrijmaken om zijn primaire wetenschappelijke missie voort te zetten om monsters van Mars-gesteenten te vinden en te verzamelen voor een eventuele terugkeer naar de aarde.
Lori Glaze, hoofd van de afdeling Planetaire Wetenschappen van NASA, beschreef de Innovatiehelikopter als een experiment met een “hoog risico en hoge beloning” dat de weg zou kunnen effenen voor toekomstige luchtvoertuigen om Mars en andere planeten te verkennen.
De massa van de Ingenuity-helikopter van $ 80 miljoen is slechts 1,8 kilogram. Het weegt 4 pond op aarde, of 1,5 pond in de zwaartekracht van Mars, maar zijn lichtgewicht bladen zouden een atmosferische liftkracht moeten genereren van minder dan 1% van de dichtheid van de aarde op zeeniveau.
Bobby Brown, directeur van planetaire wetenschap bij het Jet Propulsion Laboratory, zei dat de helikopter en zijn ondersteuningsteam op aarde zouden proberen het “Wright Brothers ‘moment” in een andere wereld te produceren.
Als erkenning voor de vlucht van Ingenuity als een nieuwe flyer, installeerde NASA een stuk stof ter grootte van een postzegel van het eerste vliegtuig van de Wright Brothers, bekend als de Flyer, op een Mars-helikopter. Doek bedekte een van de vleugels van het vliegtuig tijdens zijn eerste vlucht in Kitty Hawk, North Carolina, op 17 december 1903.
Een ander stuk stof en een stuk brandhout van de Wright Flyer vlogen naar de maan tijdens de Apollo 11-missie in 1969. Terwijl de gebroeders Wright stof en hout gebruikten voor hun vliegtuigen, is de creativiteit gemaakt van koolstofvezelleer en ‘exotische metalen, ”Zei Bob Palram, hoofdingenieur van Ingenuity bij Jet Propulsion Laboratory.
Thomas Zurbuchen, hoofd van de wetenschap bij NASA, beschreef Ingenuity’s eerste vluchtpoging als “een historisch moment met analogen in 1903 – waarin vluchtcontrole werd uitgevoerd op een andere planeet.”
Sinds doorzettingsvermogen de Ingenuity-helikopter eerder deze maand vanuit zijn buik heeft ingezet, heeft de helikopter bewezen dat hij zijn batterijen kan opladen met zonnepanelen en warm kan blijven op een koude Mars-nacht. Grondteams stuurden ook orders om de rotorbladen te ontgrendelen, die zich ongeveer 1,2 meter van begin tot eind uitstrekken voor een rotatietest met lage snelheid van 50 tpm.
Maar er was een probleem dat ervoor zorgde dat de opstartvolgorde van de rotor van de drone naar het oppervlak van Mars werd verkort terwijl hij op 9 april met hoge snelheid in een baan om de aarde probeerde te cirkelen. De snelle spintest van de anti-spin Ingenuity-bladen zou de laatste uitgang zijn voordat ambtenaren de overstap maken naar de eerste helikoptervlucht. Dan staat het gepland op 11 april.
De opdrachtreeks voor de snelle rotatietest eindigde vroeg toen de helikopter probeerde de vluchtcomputer van “pre-flight” naar “flight” -modus te schakelen, aldus NASA. Een timerbesturingssysteem dat is ontworpen om toezicht te houden op de commandostructuur voordat de rotatietest is voltooid, waardoor de rotatietest van de helikopter voortijdig wordt beëindigd.
Teams bij JPL hebben twee tactieken bedacht om het probleem met de volgorde van de commando’s op te lossen. Volgens MiMi Aung, projectmanager van Ingenuity, moet de volgorde van de commando’s worden aangepast om “de timing te veranderen” van de overgang van de helikopter van pre-flight mode naar flight mode.
Een andere oplossing is dat de beweging wordt uitgeschakeld en de eerste vlucht van de helikopter zal vertragen. Die optie is om aangepaste software opnieuw te installeren in de Ingenuity-vluchtcomputer, ter vervanging van de code die al bijna twee jaar perfect werkte voor de helikopter, schreef Ong in een bericht op de NASA-website.
Vliegervaring met de gewijzigde commandoreeks is gemakkelijker, en op vrijdag slaagde het voor een geslaagde hoge-snelheidstest van de rotors van de helikopter tot bijna 2.500 tpm. De test toonde aan dat de oplossing de helikopter in staat zou stellen om over te schakelen naar de vliegmodus en bij 85% van de pogingen op te stijgen
“We weten ook dat als de eerste poging op maandag niet werkt, we deze commando’s opnieuw kunnen proberen, met een goede kans dat volgende pogingen in de dagen daarna zullen slagen, zelfs als de eerste poging niet werkt”, schreef Ong. “Om deze redenen hebben we ervoor gekozen om deze weg te volgen.”
Ondertussen blijven teams ter plaatse streven naar een back-upoptie om de Ingenuity-software bij te werken. De nieuwe software is al gekoppeld aan de Perseverance-rover, die de code indien nodig via een radiocommunicatieverbinding tussen Rover en helikopter naar Ingenuity kan sturen.
“Als onze aanvankelijke benadering van vliegen niet werkt,” schreef Ong, “zal de rover de nieuwe vluchtcontrolesoftware naar de helikopter sturen.” “We hebben dan een aantal extra dagen voorbereiding nodig om de nieuwe software op Ingenuity te uploaden en te testen, de rotor opnieuw te testen in deze nieuwe configuratie en te recyclen voor de eerste vluchtpoging.”
Ong vergeleek de testvluchtpoging met een raketlancering.
“We doen er alles aan om het te laten werken, maar we weten ook dat we misschien moeten opruimen en het opnieuw moeten proberen”, schreef ze. “In engineering is er altijd onzekerheid, maar dat maakt het werken aan geavanceerde technologie zo opwindend en nuttig. We moeten constant innoveren en oplossingen ontwikkelen voor nieuwe uitdagingen. En dingen proberen waarvan alleen anderen hebben gedroomd.”
Ong schreef: “Creativiteit is een technologische ervaring.” “Als zodanig is ons plan om de omstandigheid vooruit te helpen en te leren door te doen. We nemen risico’s die andere missies niet kunnen nemen, en we evalueren elke stap zorgvuldig.”
Als alles goed kwam, zouden de koolstofvezelvinnen ongeveer 40 keer per seconde ronddraaien om de Ingenuity-helikopter van de grond te tillen. De rotorbladen zelf hebben een massa van slechts 35 winst, of iets meer dan een onsgewicht, en zouden sneller moeten draaien dan helikoptervleugels op de grond.
‘Een helikopter vliegt door een lift te genereren’, zei Ong. “Op aarde wordt dit gedaan door lucht te duwen, dus de bladen duwen de lucht en er wordt een lift gegenereerd. Op Mars, waar de dichtheid van de atmosfeer erg zwak is – ongeveer 1% vergeleken met hier – zijn er minder deeltjes die in principe moeten worden geduwd. Dat betekent dat het moet. “We moeten compenseren … we moeten veel sneller roteren dan op de grond.”
Het extreem lichte gewicht van de helikopter, gecombineerd met razendsnelle besturingsalgoritmen om de vlucht van het vliegtuig 500 keer per seconde aan te passen, vereist geavanceerde materialen en rekencapaciteiten.
“We hebben dat in 15 of 20 jaar niet kunnen doen”, zei Ong.
E-mail de auteur.
Volg Stephen Clark op Twitter: Sluit een tweet in
‘Webgeek. Wannabe-denker. Lezer. Freelance reisevangelist. Liefhebber van popcultuur. Gecertificeerde muziekwetenschapper.’
