Na wat probleemoplossing op lange afstand, zal NASA's Ingenuity Mars-helikopter maandag proberen de eerste vlucht in zijn soort op een andere wereld te doen tijdens een demonstratie die de deur zou kunnen openen naar een nieuw tijdperk van interplanetaire luchtverkenners.

Ingenieurs van het Jet Propulsion Laboratory van NASA in Californië hebben de commando's voor de testvlucht van Ingenuity zondag via een uplink gestuurd, waarmee ze de weg vrijmaakten voor het opstijgen met een korte op-en-neerwaartse sprong om 3:31 uur EDT (0731 GMT) maandag.

Het duurt bijna drie uur voordat grondteams gegevens ontvangen die de uitkomst van de vlucht bevestigen. De signalen zullen van de helikopter naar de Perseverance-rover, die de drone op 3 april op het oppervlak van Mars heeft losgelaten, weerkaatsen en vervolgens naar een overvliegende orbiter om de gegevens terug te sturen naar de aarde.

NASA TV zal vanaf maandag om 6 uur EDT (15 GMT) live verslaggeving uitzenden vanuit het operatiecentrum van JPL, terwijl ambtenaren wachten op gegevens over de resultaten van Ingenuity's hop. Zodra de gegevens beginnen te stromen, zullen ingenieurs de signalen analyseren voor de veelbetekenende handtekening die de helikopter met succes heeft genomen en geland.

Daarna zullen beelden terug naar de aarde worden gestreamd vanaf camera's aan boord van Ingenuity en camera's op de Perseverance-rover die de vlucht observeert vanaf een afstand van ongeveer 200 meter.

NASA-functionarissen verwachten dat de volledig geautomatiseerde vlucht maandag ongeveer 40 seconden zal duren, terwijl de drone opstijgt naar een hoogte van ongeveer 10 voet (3 meter), daar even zweeft, dan draait om in een andere richting te wijzen voordat hij weer landt op zijn vier koolstofatomen. vezelbenen.

De eerste beelden van de zwart-wit navigatiecamera van de helikopter zouden kort na de testvlucht maandag op aarde terug kunnen komen. Dan gaat het vaartuig slapen en laadt het zijn batterijen op voordat het kleurenafbeeldingen verzendt.

Ondertussen zal een ingezoomde high-definition camera op de mast van de Perseverance rover proberen stilstaande beelden en video vast te leggen van de helikoptervlucht.

"We zijn erg opgewonden", zegt Tim Canham, hoofd operations van Ingenuity bij JPL. “Het zou een geweldige dag kunnen worden. We zijn allemaal zenuwachtig, maar we hebben er vertrouwen in dat we het werk en de tijd erin 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 meer gewaagde vluchtprofielen uitproberen voordat de testvluchtcampagne begin volgende maand wordt afgerond. Vervolgens wil NASA doorzettingsvermogen vrijmaken om door te gaan met zijn primaire wetenschappelijke missie: het vinden en verzamelen van steenmonsters van Mars voor een eventuele terugkeer naar de aarde.

Lori Glaze, hoofd van NASA's afdeling planetaire wetenschap, beschreef de Ingenuity-helikopter als een experiment met een hoog risico en hoge beloningen dat de weg zou kunnen effenen voor toekomstige luchtvoertuigen om Mars en andere planeten te verkennen.

De Ingenuity-helikopter van $ 80 miljoen heeft een massa van slechts 1.8 kilogram. Het woog 4 pond op aarde, of 1.5 pond in de zwaartekracht van Mars, maar zijn lichtgewicht bladen zullen lift moeten genereren in een atmosfeer van minder dan 1% van de dichtheid van de aarde op zeeniveau.

Bobby Braun, directeur planetaire wetenschap bij JPL, zei dat de helikopter en zijn ondersteuningsteam terug op aarde zullen proberen een "Wright Brothers 'moment" te produceren op een andere wereld.

NASA herkende de vlucht van Ingenuity als een nieuwe luchtvaartprimeur en installeerde een stuk stof ter grootte van een postzegel van het eerste vliegtuig van de gebroeders Wright, bekend als de Flyer, op de Mars-helikopter. De stof bedekte een van de vleugels van het vliegtuig tijdens de eerste vlucht in Kitty Hawk, North Carolina, op 17 december 1903.

Een ander stuk stof en een fragment van sparrenhout van de Wright Flyer vloog naar de maan tijdens de Apollo 11-missie in 1969. Terwijl de gebroeders Wright stof en hout gebruikten voor hun vliegtuigen, is Ingenuity gemaakt van koolstofvezelhuiden en 'exotische metalen , ”Zei Bob Balaram, hoofdingenieur van Ingenuity bij JPL.

Thomas Zurbuchen, hoofd van de wetenschapsafdeling van NASA, noemde Ingenuity's eerste vluchtpoging "een historisch moment dat analogen hebben in 1903 - gecontroleerde vlucht op een andere planeet."

Sinds Perseverance de Ingenuity-helikopter eerder deze maand vanuit zijn buik heeft ingezet, heeft het draagschroefvliegtuig bewezen dat het zijn batterijen kan opladen met behulp van een zonnepaneel en warm kan blijven in de ijskoude Marsnacht. Grondteams stuurden ook commando's om de rotorbladen te ontgrendelen, die bijna 4 meter van punt tot punt overspannen, voor een rotatietest op lage snelheid van 1.2 tpm.

Maar een probleem maakte een einde aan de opstartprocedure van de drone op Mars tijdens een poging tot snelle spin-up op 9 april. De snelle spintest van Ingenuity's in tegengestelde richting draaiende bladen zou een laatste check-out zijn voordat de ambtenaren doorgingen naar de eerste vlucht van de helikopter. , dan gepland voor 11 april.

De opdrachtreeks voor de snelle spintest eindigde vroeg toen de helikopter probeerde de vluchtcomputer over te schakelen van de "pre-flight" naar "flight" -modus, aldus NASA. Een watchdog-timersysteem dat was ontworpen om toezicht te houden op de commandoreeks liep af voordat de spintest was voltooid, waardoor de spintest van de helikopter voortijdig werd beëindigd.

Teams bij JPL hebben twee tactieken bedacht om het probleem met de volgorde van de commando's op te lossen. Volgens MiMi Aung, de projectmanager van Ingenuity, is er één benadering waarbij de volgorde van de commando's wordt aangepast om "de timing iets te veranderen" van de overgang van de helikopter van pre-flight naar flight mode.

De andere oplossing is een verstorende beweging en zou de eerste vlucht van de helikopter verder vertragen. Die optie is om aangepaste software opnieuw te installeren op de vluchtcomputer van Ingenuity, ter vervanging van code die al bijna twee jaar perfect werkte voor de helikopter, schreef Aung in een bericht op de website van NASA.

Het is gemakkelijker om de vlucht uit te proberen met behulp van de gewijzigde commandoreeks, en het werkte vrijdag tijdens een geslaagde hogesnelheidstest van de rotors van de helikopter tot bijna 2,500 tpm. Testen tonen aan dat de oplossing ervoor zorgt dat de helikopter naar de vliegmodus kan overschakelen en 85% van de pogingen kan opstijgen.

"We weten ook dat als de eerste poging op maandag niet werkt, we deze commando's opnieuw kunnen proberen, met een grote kans dat volgende pogingen in de dagen erna zouden werken, zelfs als de eerste niet werkt", schreef Aung. "Om deze redenen hebben we ervoor gekozen om deze weg te volgen."

Ondertussen blijven teams op aarde de back-upoptie nastreven om de software van Ingenuity bij te werken. De nieuwe software is al ge-uplinkt naar de Perseverance-rover, die de code indien nodig naar Ingenuity zou kunnen sturen via de draadloze communicatieverbinding tussen de rover en de helikopter.

"Als onze aanvankelijke benadering van de vlucht niet werkt, zal de rover de nieuwe vluchtcontrolesoftware naar de helikopter sturen", schreef Aung. "We hebben dan een aantal extra dagen voorbereiding nodig om de nieuwe software op Ingenuity te laden en te testen, de rotortests opnieuw uit te voeren in deze nieuwe configuratie en te recyclen voor een eerste vluchtpoging."

Aung vergeleek de poging tot een testvlucht met een raketlancering.

"We doen er alles aan om er een succes van te maken, maar we weten ook dat we misschien moeten schrobben en het opnieuw moeten proberen", schreef ze. “In engineering is er altijd onzekerheid, maar dit maakt het werken aan geavanceerde technologie zo spannend en lonend. We moeten continu innoveren en oplossingen ontwikkelen voor nieuwe uitdagingen. En we kunnen dingen proberen waarvan anderen alleen maar hebben gedroomd. "

"Vindingrijkheid is een technologisch experiment", schreef Aung. “Als zodanig is ons plan om grenzen te verleggen en te leren door te doen. We nemen risico's die andere missies niet kunnen, door elke stap zorgvuldig af te wegen. "

Als alles werkt, zullen de koolstofvezelrotors bijna 40 keer per seconde draaien om de Ingenuity-helikopter van de grond te tillen. De rotorbladen zelf hebben een massa van slechts 35 winst, of een gewicht van iets meer dan 1 ounce, en ze moeten sneller draaien dan helikopterrotors op aarde.

'Een helikoptervliegtuig vliegt door lift te genereren,' zei Aung. “Op aarde is het door lucht te duwen, dus de bladen duwen de lucht en de lift wordt gegenereerd. Op Mars, waar de atmosferische dichtheid zo dun is - ongeveer 1% vergeleken met hier - zijn er in principe minder moleculen om te duwen. Dat betekent dus dat we moeten compenseren ... We moeten zoveel sneller ronddraaien dan op aarde. "

Het superlichte gewicht van de helikopter, in combinatie met razendsnelle besturingsalgoritmen om de vlucht van het vaartuig 500 keer per seconde aan te passen, vereiste geavanceerde materialen en rekencapaciteit.

"We konden het 15 of 20 jaar geleden gewoon niet doen", zei Aung.

E-mail de auteur.

Volg Stephen Clark op Twitter: @ StephenClark1.

Coinsmart. Beste Bitcoin-beurs in Europa
Bron: https://spaceflightnow.com/2021/04/18/nasa-schedules-first-mars-helicopter-test-flight-for-monday/