Первое расследование авиакатастрофы на другой планете
Инженеры из Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии и AeroVironment завершают детальную оценку последнего полета вертолета Ingenuity Mars, который состоялся 18 января 2024 года, и который будет опубликован в ближайшие несколько недель в виде технического отчета НАСА.
Разработанный в качестве демонстрационной технологии для выполнения до пяти экспериментальных полетов в течение 30 дней, Ingenuity стал первым самолетом в мире. Он эксплуатировался почти три года, совершил 72 полета и пролетел более чем в 30 раз дальше, чем планировалось, при этом запас летного времени составил более двух часов.
Расследование приходит к выводу, что неспособность навигационной системы Ingenuity предоставлять точные данные во время полета, вероятно, привела к ряду событий, которые привели к завершению миссии. Ожидается, что выводы отчета помогут будущим вертолетам Mars helicopters, а также другим летательным аппаратам, предназначенным для эксплуатации в других мирах.
Заключительный подъем
Полет 72 был запланирован как короткий вертикальный прыжок, чтобы оценить пилотажные системы Ingenuity и сфотографировать местность. Данные, полученные в ходе полета, показывают, что Ingenuity поднялся на высоту 40 футов (12 метров), зависал и делал снимки.
Он начал снижение через 19 секунд, а через 32 секунды вертолет вернулся на поверхность и прекратил связь. На следующий день миссия восстановила связь, и снимки, полученные через шесть дней после полета, показали, что лопасти несущего винта Ingenuity получили серьезные повреждения.
Что случилось
"Когда проводишь расследование авиационного происшествия на расстоянии 100 миллионов миль, у тебя нет ни черных ящиков, ни свидетелей", - сказал первый пилот Ingenuity Хавард Грип из JPL. "Несмотря на то, что с учетом имеющихся данных возможны различные сценарии, у нас есть один, который, по нашему мнению, наиболее вероятен: из-за отсутствия текстуры поверхности навигационная система получила слишком мало информации для работы".
Система визуальной навигации вертолета была разработана для отслеживания визуальных особенностей поверхности с помощью камеры, направленной вниз, на хорошо текстурированной (галечной), но ровной местности. Этой ограниченной возможности слежения было более чем достаточно для выполнения первых пяти полетов Ingenuity, но к 72-му рейсу вертолет оказался в районе кратера Езеро, заполненного крутыми, относительно невыразительными песчаными волнами.
Одним из основных требований к навигационной системе было обеспечение оценки скорости, которая позволила бы вертолету приземлиться в пределах небольшого диапазона вертикальных и горизонтальных скоростей. Данные, переданные во время полета 72, показывают, что примерно через 20 секунд после взлета навигационная система не смогла обнаружить достаточное количество объектов на поверхности для отслеживания.
Фотографии, сделанные после полета, показывают, что ошибки навигации привели к увеличению горизонтальной скорости при приземлении. По наиболее вероятному сценарию, из-за сильного удара о песчаный склон "Sand ripple" самолет накренился и перевернулся.
Резкое изменение положения привело к тому, что нагрузки на быстро вращающиеся лопасти несущего винта превысили их расчетные пределы, и все четыре лопасти отломились в самом слабом месте - примерно на трети расстояния от кончика. Поврежденные лопасти вызвали чрезмерную вибрацию в системе несущего винта, оторвав оставшуюся часть одной лопасти от основания и вызвав чрезмерную потребность в электроэнергии, что привело к потере связи.
Отключен, но не вышел из строя
Несмотря на то, что рейс 72 навсегда закрепил за собой "Изобретательность", вертолет по-прежнему примерно раз в неделю передает данные о погоде и испытаниях бортового радиоэлектронного оборудования на марсоход "Персеверанс". Информация о погоде может пригодиться будущим исследователям Красной планеты. Данные бортового радиоэлектронного оборудования уже оказались полезными для инженеров, работающих над будущими проектами самолетов и других транспортных средств для Красной планеты.
"Поскольку Ingenuity была разработана таким образом, чтобы быть доступной по цене, но при этом требовать огромных компьютерных мощностей, мы стали первой экспедицией, которая отправила в дальний космос коммерческие процессоры для мобильных телефонов", - сказал Тедди Цанетос, руководитель проекта Ingenuity.
"Сейчас мы приближаемся к четырем годам непрерывной работы, и это говорит о том, что не все должно быть больше, тяжелее и устойчиво к радиации, чтобы работать в суровых марсианских условиях".
Вдохновленные долговечностью Ingenuity, инженеры NASA тестируют более компактную и легкую авионику, которая может быть использована в конструкциях транспортных средств для кампании по возвращению образцов с Марса. Полученные данные также помогают инженерам в их исследованиях того, как мог бы выглядеть будущий марсианский вертолет и что он будет делать.
Во время брифинга в среду, 11 декабря, на ежегодном собрании Американского геофизического союза в Вашингтоне, Цанетос поделился подробностями о винтокрылой машине Mars Chopper, концепции, которую он и другие выпускники Ingenuity исследуют.
По замыслу, Chopper примерно в 20 раз тяжелее Ingenuity, может перевозить несколько килограммов научного оборудования и автономно исследовать отдаленные марсианские локации, преодолевая расстояние до 2 миль (3 километров) в день. (Самый продолжительный полет Ingenuity составил 2310 футов, или 704 метра.)
"Ingenuity дала нам уверенность и данные, позволяющие представить будущее полетов на Марс", - сказал Цанетос.
