Mars:Hvordan Ingenuity-helikopter foretog den første flyvning på en anden planet

Forestil dig, at du flyver med en modelhelikopter eller en drone. Du er der med de automatiske kontroller. Du tænder dem. Rotorerne begynder at dreje, gradvist øge deres spin. Du iagttager, tryk derefter på knappen til løft. Din helikopter stiger, svæver, derefter ved næste kommando bevæger sig fremad. Ups, det gik ikke højt nok. Du flytter hurtigt joysticket, og dronen rejser sig for at flyve over forhindringen. Endelig er det i luften, bevæger sig med hastighed over klitterne, bakker og dale - sender billeder tilbage, mens landskabet udfolder sig.

Forestil dig nu, at du flyver din drone på en planet 180 millioner kilometer væk. Det tager 20 minutter for din kommando at nå planeten – og de billeder, du ser af, hvad der sker, er 20 minutter gamle. Du kan ikke foretage undvigende eller korrigerende handlinger, hvis noget går galt. Hvis det gik galt, det ville være for sent. Det er den type situation, som Nasas ingeniører ikke ønskede at opleve på Ingenuity-helikopterens jomfruflyvning på Mars den 19. april.

Og det gjorde de heldigvis ikke. Flyveturen var allerede blevet udskudt på grund af softwareproblemer. I betragtning af problemet med tidsforsinkelsen mellem Mars og Jorden, alle kommandoer til at betjene Ingenuity skulle sendes på forhånd - og så ingeniørerne skulle være sikre på, at deres kommandosekvenser var fejlfrie.

Al planlægning og beregninger gav pote. Lige efter 12:00 BST, en Nasa-ingeniør meddelte til missionskontrollen, at "alle datasæt er nominelle". Det her, selvfølgelig, er rumsnak for:"Vi er utrolig glade, alt er gået godt." Et par minutter senere, vi så dataene - en temmelig uoverskuelig graf. Men det var tilstrækkeligt for ingeniørerne i mission control at klappe og juble.

Så kom billederne - de første fra Ingenuitys kamera, et billede af sin egen skygge, mens den svævede over overfladen. Ret fantastisk - men vi har set skygger fra rumfartøjer før. Derefter videoen - som var, for mig, fuldstændig åndssvagt. Taget af Perseverance roveren, den viste sin rejsekammerats komplette flyvning, fra start til landing. Det er en film af den første motordrevne flyvning på en anden planet, taget af en robot af en anden. Det var næsten for smart – det lignede nogle af de animationer, som Nasa er så god til at producere. Men det var virkeligt. Og det var fantastisk.

Den første flyvning på Mars var ikke helt så eventyrlig, som man kunne forestille sig – ingen svæveflyvning hen over det øde landskab og taget billeder af kratere og klitter. Opfindsomheden steg omkring tre meter over jorden, før den landede igen. Den var i luften i omkring 40 sekunder i alt. Men disse 40 sekunder har en lignende betydning som den første vellykkede drevne flyvning på Jorden - som kun varede omkring 12 sekunder. Indrømmet, denne flyvning af brødrene Wright bevægede sig fremad omkring 40 meter - men var i samme højde over jorden som Opfindsomhed.

Tekniske vidundere

Hvad er vigtigheden af ​​Ingenuitys jomfruflugt? Frem for alt, det er en teknologisk og ingeniørmæssig præstation. Flyvning kræver løft - der er et velkendt forhold mellem vægten af ​​et fly og forskellen i atmosfærisk tryk mellem dets øvre og nedre overflader, som giver dette løft. De roterende blade på en helikopter giver det nødvendige løft – jo hurtigere bladene drejer, jo mere løft genereres. På jorden, med et gennemsnitligt lufttryk på 1000 millibar, en helikoptervinge spinder med en hastighed på mellem 400 og 500 omdrejninger i minuttet.

Mars reducerede tyngdekraft (ca. en tredjedel af Jordens) var med til at opveje virkningen af ​​det meget lavere atmosfæriske tryk (ca. seks millibar). Men alligevel, Opfindsomhedens blade skulle rotere omkring 2400 gange i minuttet for at give det nødvendige løft til det to kilo tunge fartøj. Bare det at opnå en så hurtig spin-hastighed for de to en meter lange vinger var et betydeligt fremskridt inden for fremdriftsteknologi.

Flyvningen er også varselet om de kommende ting:Nasa har planlagt flere flyvninger af stigende kompleksitet, der skal finde sted i løbet af de næste to uger. Fremskridt skal være forsigtigt - nye farer vil blive tydelige, efterhånden som helikopteren bevæger sig - når vindhastighed og retning slutter sig til atmosfærisk tryk som problemer, der skal løses.

Opfindsomhed har ikke de bagerste rotorblade fra en konventionel helikopter til "styring" - og, som sagt, kommandoer kan ikke gives i realtid. Hver flyvning vil være lige så neglebidende som den første - og hver vil give nye udsigter over det lokale miljø i Jezero-krateret, hvor den er placeret. Selvom disse billeder vil være begrænsede, de vil stadig hjælpe Perseverance med at opbygge et bedre billede af dens omgivelser.

Ingen af ​​de to kommende missioner til Mars, ExoMars 2022 og en prøve returmission, planlagt af Nasa og Esa, har i øjeblikket helikoptere ombord.

Prøven returmission, indstillet til lancering i 2026, har en rover, som er designet til at opsamle rørene med prøver, som Perseverance vil indsamle. Forestil dig, hvis apport-roveren skulle ledsages af en helikopter for at sikre, at den tog den sikreste og mest effektive rute fra sin landingsplads til cachen af ​​rør og derefter videre til det køretøj, der skal transportere prøverne fra Mars' overflade ind i kredsløb. Dette lyder måske som science fiction - men det bliver mere opnåeligt for hver dag.

Opfindsomhed bar tilsyneladende et lille stykke lærred ombord fra Wright-brødrenes fly, Wright Flyer. Det var, klart, et glimrende tegn på succes for det lille rumfartøj. Flyvninger over Mars' overflade vil sandsynligvis aldrig være så almindelige som flyvninger over Jorden - men de vil ske. Måske var denne første flyvning ikke et lille skridt eller et kæmpe spring – men det var bestemt en rotorbladsstigning ind i historien.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.