NASAs Mars Helikopter gør det første flyveforsøg søndag

NASA's Ingenuity Mars Helicopter er to dage væk fra at gøre menneskehedens første forsøg på drevet, kontrolleret flyvning af et fly på en anden planet. Hvis alt forløber som planlagt, det 4-pund (1,8 kg) rotorfly forventes at lette fra Mars' Jezero Crater søndag, 11. april, klokken 12.30. lokal Mars soltid (22:54 EDT), svævende 10 fod (3 meter) over overfladen i op til 30 sekunder. Missionskontrolspecialister ved NASAs Jet Propulsion Laboratory i det sydlige Californien forventer at modtage de første data fra det første flyveforsøg den følgende morgen omkring klokken 4:15 EDT.

"Mens opfindsomhed ikke bærer videnskabelige instrumenter, den lille helikopter gør allerede sin tilstedeværelse mærket over hele verden, som fremtidige ledere følger dens fremskridt mod en hidtil uset første flyvning, " sagde Thomas Zurbuchen, associeret administrator for videnskab ved NASAs hovedkvarter. "Vi laver tech-demoer som denne for at skubbe rammerne for vores erfaring og give noget, som de næste missioner og den næste generation kan bygge på. Ligesom Ingenuity blev inspireret af Wright-brødrene, fremtidige opdagelsesrejsende vil tage afsted ved at bruge både data og inspiration fra denne mission."

Mars Helikopteren er en højrisiko, højbelønnet teknologidemonstration. Hvis Opfindsomhed skulle støde på vanskeligheder under sin 30-sol (Mars-dag) mission, det ville ikke påvirke den videnskabelige indsamling af NASA's Perseverance Mars rover-mission.

At flyve på en kontrolleret måde på Mars er langt sværere end at flyve på Jorden. Selvom tyngdekraften på Mars er omkring en tredjedel af Jordens, Helikopteren skal flyve ved hjælp af en atmosfære, hvis tryk ved overfladen kun er 1 % af Jordens. Hvis det lykkes, ingeniører vil få uvurderlige data ombord på Mars til sammenligning med modelleringen, simuleringer, og test udført her på jorden. NASA vil også få sin første praktiske erfaring med at betjene et rotorfartøj på afstand på Mars. Disse datasæt vil være uvurderlige for potentielle fremtidige Mars-missioner, der kan rekruttere næste generations helikoptere til at tilføje en luftdimension til deres udforskninger.

"Fra dag et af dette projekt har vores team skulle overvinde en bred vifte af tilsyneladende uoverstigelige tekniske udfordringer, " sagde MiMi Aung, Opfindsomhed projektleder hos JPL. "Og her er vi - sikkert på Mars - på tærsklen til vores første flyveforsøg. Vi nåede så langt med en aldrig-sig-dø-attitude, en masse venner fra mange forskellige tekniske discipliner, og et bureau, der kan lide at omsætte langt ude ideer til virkelighed."

Anatomi af en første flyvning

Søndagens flyvning vil være autonom, med Ingenuitys vejledning, navigation, og kontrolsystemer, der udfører piloteringen. Det er mest fordi radiosignaler vil tage 15 minutter, 27 sekunder for at bygge bro mellem Mars og Jorden på 278 millioner kilometer. Det er også fordi næsten alt ved den røde planet er krævende.

"Mars er hård, ikke kun når du lander, men når du prøver at lette fra den og flyve rundt, også, " sagde Aung. "Den har betydeligt mindre tyngdekraft, men mindre end 1 % af vores atmosfæres tryk ved dens overflade. Sæt de ting sammen, og du har et køretøj, der kræver, at alle input er rigtige."

Begivenheder op til den første flyvetest begynder, når Perseverance roveren, som fungerer som en kommunikationsbase for Ingenuity, modtager dagens instruktioner fra Jorden. Disse kommandoer vil være rejst fra missionscontrollere på JPL gennem NASAs Deep Space Network til en modtageantenne ombord på Perseverance. Parkeret ved "Van Zyl Overlook, " omkring 215 fod (65 meter) væk, roveren sender kommandoerne til helikopteren cirka en time senere.

Derefter, klokken 22:53. EDT, Opfindsomhed vil begynde at gennemgå sine utallige preflight-tjek. Helikopteren vil gentage den blade-wiggle-test, den udførte tre sols tidligere. Hvis algoritmerne kører vejledningen, navigation, og kontrolsystemer anser testresultaterne for acceptable, de vil tænde for inertimåleenheden (en elektronisk enhed, der måler et køretøjs orientering og rotation) og hældningsmåler (som måler hældninger). Hvis alt tjekker ud, Helikopteren vil igen justere stigningen på sine rotorblade, konfigurere dem, så de ikke producerer løft under den tidlige del af spin-up'en.

Spin-up af rotorbladene vil tage omkring 12 sekunder at gå fra 0 til 2, 537 rpm, den optimale hastighed for den første flyvning. Efter en sidste systemkontrol, rotorbladenes stigning vil blive beordret til at ændre sig endnu en gang - denne gang, så de kan grave ind i de få molekyler af kuldioxid, nitrogen, og argon tilgængelig i atmosfæren nær Mars overflade. Øjeblikke senere, den første eksperimentelle flyvetest på en anden planet begynder.

"Det burde tage os omkring seks sekunder at klatre til vores maksimale højde for denne første flyvning, " sagde JPL's Håvard Grip, flyvekontrolledningen til Ingenuity. "Når vi rammer 10 fod, Opfindsomhed vil gå ind i et svæv, der skulle vare - hvis alt går vel - i omkring 30 sekunder."

Mens du svæver, Helikopterens navigationskamera og laserhøjdemåler vil føre information ind i navigationscomputeren for at sikre, at Opfindsomheden ikke kun forbliver i vater, men midt på dens 33 x 33 fod (10 x 10 meter) flyveplads - en plet af Mars-ejendomme valgt på grund af dens fladhed og mangel på forhindringer. Derefter, Mars Helikopteren vil stige ned og bakke ned på overfladen af ​​Jezero Crater, sende data tilbage til Jorden, via udholdenhed, for at bekræfte flyvningen.

Vedholdenhed forventes at opnå billeder af flyvningen ved hjælp af dets Navcam og Mastcam-Z billedapparater, med billederne, der forventes at komme ned samme aften (tidlig morgen mandag, 12. april, i det sydlige Californien). Helikopteren vil også dokumentere flyvningen fra sit perspektiv, med et farvebillede og flere sort-hvide navigationsbilleder i lavere opløsning, der muligvis er tilgængelige næste morgen.

"Wright-brødrene havde kun en håndfuld øjenvidner til deres første flyvning, men det historiske øjeblik blev heldigvis fanget i et fantastisk fotografi, " sagde Michael Watkins, direktør for JPL. "Nu 117 år senere, vi er i stand til at give en vidunderlig mulighed for at dele resultaterne af det første forsøg på powered, kontrolleret flyvning på en anden verden via vores robotfotografer på Mars."

NASA TV vil sende livedækning af holdet, når de modtager dataene, med kommentarer, der begynder kl. 03:30 EDT.