いくつかの長距離トラブルシューティングの後、NASAのIngenuity Marsヘリコプターは、惑星間空中偵察の新時代への扉を開く可能性のあるデモンストレーションで、月曜日に別の世界でその種の最初の飛行を試みます.
カリフォルニア州にある NASA のジェット推進研究所のエンジニアは、日曜日の Ingenuity のテスト飛行のコマンドをアップリンクし、月曜日の午前 3 時 31 分 (日本時間午前 0731 時 XNUMX 分) に短い上下ホップで離陸の準備を整えました。
地上チームが飛行の結果を確認するデータを受け取るには、3 時間近くかかります。 信号はヘリコプタから、XNUMX 月 XNUMX 日に火星表面に無人機を放出した Perseverance ローバーに反射し、頭上を飛行するオービターにデータを中継して地球に送り返します。
NASA TV は、月曜日の午前 6 時 15 分 EDT (1015 GMT) から、JPL のオペレーション センターから生放送を放送します。当局は、Ingenuity のホップの結果に関するデータを待っています。 データが流れ始めると、エンジニアは信号を分析して、ヘリコプターが取得して着陸に成功した証拠となるサインを検出します。
その後、Ingenuity に搭載されたカメラと、約 200 フィート (60 メートル) の範囲から飛行を観察する Perseverance ローバーのカメラから画像が地球にストリーミングされ始めます。
NASAの当局者は、ドローンが約40フィート（10メートル）の高度まで離陸し、そこで一時的にホバリングした後、回転して別の方向を向いた後、3つのカーボンに着陸するまで、完全に自動化された飛行が月曜日に約XNUMX秒続くと予想しています-繊維の足。
ヘリコプターのモノクロ ナビゲーション カメラからの最初の画像は、月曜日のテスト飛行の直後に地球に戻る可能性があります。 その後、航空機はスリープ状態になり、カラー画像を送信する前にバッテリーを再充電します。
一方、Perseverance ローバーのマストにあるズームインされた高解像度カメラは、ヘリコプターの飛行の静止画像とビデオをキャプチャしようとします。
JPL で Ingenuity の運用責任者を務める Tim Canham 氏は次のように述べています。 「素晴らしい一日になるかもしれません。 私たちは皆、緊張していますが、仕事と時間を費やす自信があり、仕事をするのに適した人がいます。」
初飛行がNASAの期待どおりに成功した場合、インジェニュイティはその後数週間でさらにXNUMX回飛行し、来月初めに試験飛行キャンペーンを終了する前に、より大胆な飛行プロファイルを試すことができます。 NASA は、最終的に地球に帰還するために火星の岩石のサンプルを見つけて収集するという主要な科学的使命を継続するために、忍耐力を解放したいと考えています。
NASAの惑星科学部門の責任者であるLoriGlazeは、Ingenuityヘリコプターを、将来の航空機が火星や他の惑星を探索するための道を開く可能性のある「高リスク、高報酬」の実験であると説明しました。
80 万ドルを投じた Ingenuity ヘリコプターの重量はわずか 1.8 キログラムです。 重さは地球で 4 ポンド、火星の重力で 1.5 ポンドですが、その軽量のブレードは、海面で地球の密度の 1% 未満の大気で揚力を生成する必要があります。
JPLの惑星科学のディレクターであるボビーブラウンは、ヘリコプターと地球に戻ったそのサポートチームが別の世界で「ライト兄弟の瞬間」を作り出そうとすると言いました。
NASAは、Ingenuityの飛行を最初に別の航空として認識し、ライト兄弟の最初の航空機であるフライヤーからの切手サイズの布地を火星のヘリコプターに取り付けました。 17年1903月XNUMX日、ノースカロライナ州キティホークでの初飛行中に、生地が航空機の翼のXNUMXつを覆いました。
11 年のアポロ 1969 号のミッションで、別の布地とトウヒ材の破片が月に飛んだ. 」と、JPL の Ingenuity のチーフ エンジニアである Bob Balaram は述べています。
NASAの科学部門の責任者であるThomas Zurbuchenは、Ingenuityの最初の飛行の試みを「1903年に類似した歴史的瞬間 - 異なる惑星での制御された飛行」と呼んだ.
Perseverance が今月初めに Ingenuity ヘリコプターを腹から配備して以来、回転翼航空機はソーラー パネルを使用してバッテリーを充電し、極寒の火星の夜でも暖かく保つことができることを証明しました。 地上チームは、4 rpm の低速スピン テストのために、ほぼ 1.2 フィート (50 メートル) の先端から先端までのローター ブレードのロックを解除するコマンドも送信しました。
しかし、9 月 11 日に試みられた高速スピンアップ中に、火星でのドローンのローター起動シーケンスに問題が発生しました。 Ingenuity の逆回転ブレードの高速スピン テストは、当局がヘリコプターの最初の飛行に移る前の最終チェックアウトになるはずでした。 、その後 XNUMX 月 XNUMX 日に予定されています。
NASAによると、ヘリコプターがフライトコンピューターを「飛行前」から「飛行」モードに移行させようとしたため、高速スピンテストのコマンドシーケンスは早期に終了しました。 コマンド シーケンスを監視するように設計されたウォッチドッグ タイマー システムは、スピン テストが完了する前に期限切れになり、ヘリコプターのスピン テストが途中で終了しました。
JPL のチームは、コマンド シーケンスの問題を解決するために XNUMX つの戦術を考案しました。 Ingenuity のプロジェクト マネージャーである MiMi Aung 氏によると、XNUMX つのアプローチには、コマンド シーケンスを調整して、ヘリコプターが飛行前から飛行モードに移行する「タイミングをわずかに変更する」ことが含まれます。
もう XNUMX つの解決策は、移動を妨害するものであり、ヘリコプターの最初の飛行をさらに遅らせることになります。 そのオプションは、修正されたソフトウェアを Ingenuity のフライト コンピューターに再インストールし、約 XNUMX 年間ヘリコプターで完全に機能していたコードを置き換えることです。
変更されたコマンド シーケンスを使用して飛行を試みる方が簡単で、金曜日にヘリコプターのローターを 2,500 rpm 近くまで高速回転させるテストに成功し、うまくいきました。 テストでは、このソリューションにより、ヘリコプターが飛行モードに切り替え、85% の試行で離陸できることが示されています。
「月曜日に最初の試行がうまくいかなくても、これらのコマンドをもう一度試すことができることもわかっています。最初の試行がうまくいかなくても、その後の数日間はうまくいく可能性が高いです」と Aung 氏は書いています。 「これらの理由から、私たちはこの道を進むことを選択しました。」
それまでの間、地球上のチームは、Ingenuity のソフトウェアを更新するバックアップ オプションを追求し続けています。 新しいソフトウェアは、すでに Perseverance ローバーにアップリンクされており、必要に応じて、ローバーからヘリコプターへのワイヤレス通信リンクを介してコードを Ingenuity に送信できます。
「飛行への最初のアプローチがうまくいかない場合、探査車は新しい飛行制御ソフトウェアをヘリコプターに送信します」とアウン氏は書いています。 「その後、Ingenuity で新しいソフトウェアをロードしてテストし、この新しい構成でローター テストをやり直し、最初の飛行試行のためにリサイクルするために、さらに数日間の準備が必要になります。」
Aung は、テスト飛行の試みをロケットの打ち上げに例えました。
「私たちは成功するためにできる限りのことをしていますが、こすり洗いをしてもう一度やり直す必要があるかもしれないことも知っています」と彼女は書いた. 「エンジニアリングには常に不確実性がありますが、これが高度なテクノロジーに取り組むことを非常にエキサイティングでやりがいのあるものにしている理由です。 私たちは、新しい課題に対するソリューションを継続的に革新し、開発する必要があります。 そして、私たちは他の人が夢見てきたことだけを試すことができます。」
「創意工夫は技術の実験です」とアウンは書いています。 「そのため、私たちの計画は、限界を超えて実践することで学ぶことです。 他のミッションでは不可能なリスクを冒し、各ステップを慎重に検討します。」
すべてが機能すれば、炭素繊維のローターが毎秒約 40 回回転して、Ingenuity ヘリコプターを地面から持ち上げます。 ローター ブレード自体の質量はわずか 35 ゲインで、重量は 1 オンス強で、地球のヘリコプターのローターよりも速く回転する必要があります。
「回転翼航空機は揚力を発生させて飛行します」と Aung 氏は言います。 「地球では空気を押すことで発生するので、ブレードが空気を押すことで揚力が発生します。 火星では、大気密度が非常に薄く (ここに比べて約 1%)、基本的に押し出される分子が少なくなります。 つまり、それは補償しなければならないことを意味します...地球上で行うよりもはるかに速く回転する必要があります。」
ヘリコプタの超軽量化と、航空機の飛行を毎秒 500 回調整する超高速制御アルゴリズムを組み合わせるには、高度な材料と計算能力が必要でした。
「15 年か 20 年前にはできませんでした」と Aung 氏は言います。
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ソース: https://spaceflightnow.com/2021/04/18/nasa-schedules-first-mars-helicopter-test-flight-for-monday/
