Manden, der ønskede at flyve på Mars:Historien om Mars Helicopters chefingeniør

Mars Helikopteren kører til den røde planet denne sommer med NASAs Perseverance rover. Helikopterens chefingeniør, Bob Balaram, deler sagaen om, hvordan den blev til.

Selv før denne interviewer kan afslutte spørgsmålet, "Har nogen nogensinde fortalt dig, at dette var en skør idé?" Bob Balaram hopper ind:"Alle. Hele tiden."

Denne "vanvittige idé" er Mars Helikopteren, i øjeblikket på Kennedy Space Center og venter på at få en tur til den røde planet på Mars Perseverance-roveren denne sommer.

Selvom Balaram nok ikke vidste det på det tidspunkt, kimen til en idé som denne spirede for ham i 1960'ernes Apollo-æra, under sin barndom i det sydlige Indien. Hans onkel skrev til det amerikanske konsulat, beder om oplysninger om NASA og rumforskning. Den svulmende konvolut, de sendte tilbage, fyldt med blanke hæfter, betaget unge Bob. Hans interesse for rummet blev vakt yderligere ved at lytte til Månen, der landede i radioen. "Jeg slugte det, " siger han. "Længe før internettet, USA havde en god rækkevidde. Du havde mine øjne."

Hans aktive hjerne og frugtbare fantasi fokuserede på at få en uddannelse, hvilket ville føre ham til en bachelorgrad i maskinteknik fra Indian Institute of Technology, en kandidat- og ph.d. i computer- og systemteknik fra Rensselaer Polytechnic Institute, og en karriere på NASAs Jet Propulsion Laboratory i det sydlige Californien. Det er der, han er blevet i 35 år som robotteknolog.

Balarams karriere har omfattet robotarme, tidlige Mars rovere, teknologi til en fiktiv ballonmission for at udforske Venus og et ophold som leder for Mars Science Laboratory-indgangen, nedstignings- og landingssimuleringssoftware.

At skære gennem forhindringer, Red Tape og Mars-atmosfæren

Som med mange innovative ideer, det tog en landsby at få helikopteren til at ske. I 1990'erne, Balaram deltog i en professionel konference, hvor Stanford-professor Ilan Kroo talte om en "mesicopter, "et miniature luftbårent køretøj til jordanvendelser, der blev finansieret som et forslag til NASA Innovative Advanced Concepts.

Dette fik Balaram til at overveje at bruge en på Mars. Han foreslog et fælles forslag med Stanford til en indsendelse af NASA Research Announcement og rekrutterede AeroVironment, et lille firma i Simi Valley, Californien. Forslaget fik positive anmeldelser, og selvom det ikke blev udvalgt til finansiering på det tidspunkt, det gav en kniv-rotor-test under Mars-forhold ved JPL. Andet end det, ideen "sidde på en hylde" i 15 år.

Spol frem til en konference, hvor University of Pennsylvania præsenterede om brugen af ​​droner og helikoptere. Charles Elachi, daværende direktør for JPL, deltog i den session. Da han vendte tilbage til JPL, han spurgte, om sådan noget kunne bruges på Mars. En kollega til Balaram nævnte hans tidligere arbejde inden for det forskningsområde. Balaram støvede det forslag af, og Elachi bad ham om at skrive en ny til konkurrenceopkaldet for Mars 2020-undersøgelsesnyttelast. Dette fremskyndede processen med at udvikle et koncept.

Balaram og hans team havde otte uger til at indsende et forslag. arbejder dag og nat, de overholdt deadline med to uger til overs.

Selvom helikopterideen ikke blev valgt som instrument, det blev finansieret til teknologiudvikling og risikoreduktion. Mimi Aung blev Mars Helicopter-projektleder, og efter at holdet arbejdede på risikoreduktion, NASA besluttede at finansiere helikopteren til flyvning som en teknologidemonstration.

Byg og test et udyr

Så satte virkeligheden ind:Hvordan bygger man egentlig en helikopter til at flyve på Mars og få den til at fungere?

Ingen let bedrift. Balaram beskriver det som et helt tomt lærred, men med restriktioner. Hans fysikbaggrund hjalp ham med at forestille sig at flyve på Mars, en planet med en atmosfære, der kun er 1 % så tæt som Jordens. Han sammenligner det med at flyve på Jorden med 100, 000 fod (30, 500 meter) højde - omkring syv gange højere end en typisk terrestrisk helikopter kan flyve. En anden udfordring var, at kopteren kun kunne bære nogle få kilo, inklusive vægten af ​​batterier og en radio til kommunikation. "Du kan ikke bare smide masse efter det, fordi den skulle flyve, " han siger.

Det gik op for Balaram, at det var som at bygge en ny slags fly, der tilfældigvis er et rumfartøj. Og fordi det er en "passager" på en flagskibsmission, han siger, "Vi skal garantere 100 %, at det vil være sikkert."

Slutresultatet:en 4-pund (1,8-kilogram) helikopter med to par lette modsat roterende blade - et øvre og et nedre par, at skære igennem Mars atmosfære. Hvert par knive spænder over 1,2 meter i diameter.

Da det først blev bygget, Balaram siger, spørgsmålet var, "Hvordan tester du dette udyr? Der er ingen bog, der siger hvordan." Fordi der ikke er noget let tilgængeligt sted på Jorden med en tynd atmosfære som den på Mars, de kørte test i et vakuumkammer og 25-fods Space Simulation Chamber på JPL.

Omkring to og en halv måned efter landing ved Jezero Crater, Mars Helicopter-teamet vil have et vindue på omkring 30 dage til at udføre en teknologidemonstration i planetens faktiske miljø, starter med en række køretøjskasser, efterfulgt af forsøg på de første flyvninger nogensinde i den meget tynde Mars-atmosfære.

På trods af de bedste anstrengelser og de bedste tests, der findes på Jorden, dette er en højrisiko, højbelønnet teknologidemonstration, med Balaram, der helt ærligt sagde, "Vi kunne fejle."

Men hvis denne "vanvittige idé" lykkes på Mars, det vil være, hvad Balaram beskriver som "et slags Wright Brothers-øjeblik på en anden planet" - første gang et motordrevet fly vil have fløjet på Mars, eller en hvilken som helst planet udover Jorden, for den sags skyld. Dette potentielle gennembrud kan hjælpe med at bane vejen for fremtidige fartøjer, der vil udvide NASAs portefølje af køretøjer til at udforske andre verdener.

Og dels fordi der har været så mange udfordringer undervejs, det er et vidnesbyrd om dedikationen, vision, Balarams og hans kollegers vedholdenhed og holdning til, at Mars Helicopter-konceptet blev finansieret, planlagt, udviklet og bygget og er på vej til den røde planet til sommer.

"Bob er opfinderen af ​​vores Mars Helicopter. Han fornyede designet og fulgte op på den vision til dens udmøntning som chefingeniør gennem alle faser af designet, udvikling og test, " siger projektleder Aung. "Når vi stødte på en teknisk vejspærring - og vi stødte på mange vejspærringer - henvendte vi os altid til Bob, som altid har et uudtømmeligt sæt af potentielle løsninger, der skal overvejes. Kom til at tænke på det, Jeg tror aldrig, jeg har set Bob føle sig fast på noget tidspunkt!"

Hjemmet strækker sig mod Mars

Hovedformålet med Mars 2020-missionen er at levere Perseverance roveren, som ikke kun vil fortsætte med at udforske planetens tidligere beboelighed, men vil faktisk søge efter tegn på gammelt mikrobielt liv. Det vil også gemme sten- og jordprøver til afhentning af en potentiel fremtidig mission og hjælpe med at bane vejen for fremtidig menneskelig udforskning af Mars. Selvom helikopteren støder på vanskeligheder, Perseverance-roverens videnskabsindsamlingsmission vil ikke blive berørt.

Balaram påpeger, at ud over de sædvanlige "syv minutters terror", som holdet på Jorden oplever under en Mars-landing, når helikopteren er på Mars og forsøger at flyve, "Dette er de syv sekunders terror, hver gang vi letter eller lander."

Bekymrer Balaram sig om alt dette, endda lidt? "Der har været en krise hver eneste uge i de sidste seks år, " siger han. "Jeg er vant til det."

Balaram fjerner enhver stress, der kan dukke op gennem rygsæk, vandreture og massage. Der er også hans meget støttende kone, Sandet, som bærer en titel inden for holdet og sit eget akronym:CMO, eller Chief Morale Officer. Hun har jævnligt bagt kager, tærter og andre lækkerier, som Balaram kan dele med sine kolleger til næring under den lange proces.

Og han har stor ros til sine holdkammerater på Mars Helicopter-projektet, siger, at de mennesker, der tiltrækkes af det, er adrætte og hurtige. "Det er et fantastisk hold, fast besluttet på at vove mægtige ting - det er den sjove del, " siger Balaram. Hans bud på vovede mægtige ting:"Gode ideer dør ikke - de tager bare et stykke tid."