Ingenuity

Марсіанський вертоліт «Ingenuity» (укр. Винахідливість) — роботизований дрон-розвідник для дослідження поверхні Марса з метою спрямування подальших пересувань ровера «Персеверанс».

Ingenuity
Марсіанський вертоліт «Ingenuity» (комп'ютерне моделювання)
Основні параметри
Повна назва	Марсіанський вертоліт «Ingenuity»
Організація	NASA  США
Виготівник	Лабораторія реактивного руху  США
Оператор	NASA/Лабораторія реактивного руху  США
Тип апарата	Марсохід та вертоліт
Дата запуску	30 липня 2020, 11:50 (UTC)
Ракета-носій	Atlas V 541
Космодром	LC-1SLC-41 Канаверал
Тривалість польоту	на Марс ~7 місяців, минуло: 3 роки, 2 місяці, 29 днів
Технічні параметри
Маса	1,8 кг
Розміри	(14×80 120) см^3
Потужність	350 Вт
Джерела живлення	сонячні панелі
Посадка на небесне тіло
Небесне тіло	Марс
Дата і час посадки	18 лютого 2021
Місце посадки	Кратер Єзеро
Вебсторінка
Вебсторінка	[1]

Маленький дрон у вигляді гелікоптера використовується для тестування і демонстрації технології польотів на Марсі. За результатами тестування НАСА оцінює перспективність технології. Літаючий дрон забезпечує розвідку місцевості для марсіанського ровера.

У березні 2018 року проєкт отримав фінансування в розмірі 23 млн доларів США. 11 травня 2018 року було оголошено, що МҐІ стане частиною місії Mars 2020. Очікується до п'яти польотів МҐІ впродовж 30-ти денного тестування цієї нової технології. Планована тривалість кожного польоту становиь не більше 3 хвилин, висота — 3-10 метрів над поверхнею, проте максимальна дистанція дії дрона — до 600 метрів за один політ. МҐІ має автоматичний режим і передаватиме дані марсоходу після кожного повернення. Якщо технологія виявиться успішною, НАСА використовуватиме її у майбутніх місіях до Марса. Керівник проєкту — Мімі Аунґ. Інші учасники  — AeroVironment, Дослідницький центр Еймса (НАСА) та Дослідницький центр Ленґлі^[en] (НАСА).

Конструкція

Схема складових «Ingenuity»

Польотні характеристики «Ingenuity»

Оберти/хв	2400—2900
Швидкість лез	< 0.7 махів
Час польоту	До 90 с, раз на день
Час роботи	1 або більше польотів впродовж 30 днів
Максимальна відстань польоту	Політ: 300 м Зв'язок: до 1000 м
Максимальна висота	5 м
Максимальна швидкість	Горизонтальна 10 м/с Вертикальна: 3 м/с

Дрон «Ingenuity» збудований JPL в якості демонстраційної технології для перевірки здатності до безпечного польоту, а також забезпечення кращого картографування та орієнтації, що надасть більше інформації для побудови безпечних маршрутів майбутніх місій, допоможе у пошуках цікавих місць для дослідження. Гелікоптер має отримувати зображення, які приблизно в десять разів перевищуватимуть роздільну здатність зображень з орбіти Марса, а також буде відображати особливості, які не помітять камери марсохода. Очікується, що такі дрони зможуть забезпечити втричі більшу безпечну прохідність за один марсіанський день. Ця демонстраційна технологія може стати базою для побудови більш функціонального літального апарату для дослідження Марса, а також інших небесних тіл з атмосфери. Наступне покоління гелікоптерів може бути масою в межах 5-15 кг з науковим навантаженням масою 0,5-1,5 кг. Такий апарат може мати прямий зв'язок з орбітальним апаратом, а також може працювати окремо від наземного апарату. Майбутні дрони можуть бути використані для дослідження особливих місцевостей з льодом у ґрунті, в яких можуть бути виявлені ознаки минулого життя. Марсіанські дрони можуть також збирати зразки та транспортувати їх до транспортного засобу для відправки їх на Землю.

Дрон буде використовувати співвісні гвинти діаметром 1.1 м. Його корисне навантаження складатиметься з камери з високою роздільною здатністю для навігації, приземлення і вивчення поверхні, а також системи комунікації з марсоходом. Незважаючи на те, що це літальний апарат, він сконструйований як космічний апарат і здатний витримати перевантаження під час запуску. Апарат має захищені від впливу радіації системи, здатні працювати у жорстокому навколишньому середовищі Марса. Через слабкість і нестійкість магнітного поля Марса, використання компаса для навігації неможливо, тому в систему навігації апарату буде вбудована камера із сонячним трекером. Також можливе використання гіроскопу, візуального одометра, інклінометра, альтиметра та інших датчиків. Для підзарядки дрона будуть використовуватися сонячні батареї — шість літій-іонних батарей Sony ємністю 2 А·год. Дрон використовує процесор Qualcomm Snapdragon та операційну систему Лінукс, в якій також реалізовано візуальну навігацію за допомогою оцінки швидкості, отриманої від функцій, відстежених за допомогою камери. Процесор з'єднаний з двома контролерами польоту для виконання необхідних польотних функцій. Зв'язок з ровером здійснюється за допомогою радіозв'язку ZigBee реалізовано через 900 Мгц чіпсети SiFlex 02 встановлених на ровері та на дроні. Система зв'язку підтримує швидкість обміну даними 250 кб/с на відстані до 1 км. Дрон під час польоту до Марса буде закріплений на днищі марсохода і буде від'єднаний на поверхні у проміжку між 60 та 90 солами після приземлення. Після чого, ровер віддалиться від дрона приблизно на 100 м для здійснення тестового польоту останнього.

Розробка

Лабораторія реактивного руху НАСА та Каліфорнійський технологічний інститут вивчали можливість відправки роботизованого дослідника разом з марсоходом, опублікувавши концепт гелікоптера у 2014 році.. В середині 2016 року було запитано фінансування у розмірі $15 млн для підтримки розробки дрона. У грудні 2017 року інженерні моделі були протестовані в штучній марсіанській атмосфері. Моделі повинні були бути протестовані в Арктиці, проте не була підтверджена подальша розробка, а також фінансування. У березні 2018 року було надано фінансування у розмірі $23 млн для подальшої розробки дрона. 11 травня 2018 року було анонсовано, що дрон може бути завершений та протестований для запуску разом з місією Марс 2020. Дрон успішно пройшов польотні випробування, тест навколишнього середовища та був встановлений на днище ровера у серпні 2019. Його маса до 1.8 кг, а конструкція розрахована на здійснення щонайменше 5 польотів Дрон був названий Ванезою Рупані, школяркою з 11 класу з Нортпорту (Алабама), яка взяла участь у конкурсі НАСА «Назви ровер».

Участь в місії на Марсі

2021

19 квітня 2021 року вертоліт «Ingenuity» здійснив свій перший випробувальний політ на Марсі.

2022

2023

22 лютого 2023 року, під час свого 45-го польоту, «Ingenuity» подолав пів кілометра та йому вдалося сфотографувати захід Сонця на Червоній планеті.

13 квітня 2023 року, «Ingenuity» здійснив свій 50-й політ на Марсі. Під час цього вильоту він досяг максимальної висоти 59 футів (18 метрів), що є вищим, ніж будь-коли раніше та подолав відстань 322 метри.

19 квітня 2023 року, марсохід NASA Perseverance втратив свого роботизованого гвинтокрила-розвідника «Ingenuity», який здійснював свій 51-й політ та згідно з останніми повідомленнями не зміг приземлитися у визначеному місці, а зв'язок з ним було втрачено.

Проте, як стало відомо, 26 квітня 2023 року відбувся 52-й політ «Ingenuity», який був внесений до офіційного журналу місії як успішний. Політ відбувся вдало, але диспетчери місії в Лабораторії реактивного руху (JPL) у Південній Каліфорнії (США), втратили зв’язок з гелікоптером, коли він спускався до поверхні для посадки. Метою 52-го польоту на 1191 фут (363 метри) та тривалістю 139 секунд, полягала в тому, щоб змінити положення вертольота та зробити знімки марсіанської поверхні для наукової групи марсоходу.

26 травня 2023 року, головний інженер «Ingenuity» Тревіс Браун, який працює в Лабораторії реактивного руху (JPL) в Південній Каліфорнії (США), повідомив, що можливою причиною невизначеності щодо пробудження та виходу на зв'язок «Ingenuity», можуть бути скелясті оголення на поверхні Марсу, яке створило «тінь зв’язку» між «Ingenuity» та його роботизованим партнером, марсоходом Perseverance, який передає команди до та від гвинтокрила. Літо, яке незабаром повернеться до кратера Єзеро, за словами Брауна, може зберегти проблеми зі зв’язком, адже це пов’язано з тим, що на сонячних батареях «Ingenuity» є велика кількість марсіанського пилу, який, ймовірно, деякий час утримуватиме чоппер у його поточному «перехідному стані живлення». «Це означає, що, на превеликий жаль команди, ми ще не закінчили грати в цю гру з високими ставками в хованки з грайливим маленьким вертольотом», — доповнив Браун.

28 червня 2023 року, тобто через шістдесят три дні після 52-го польоту, до команди «Ingenuity» в Лабораторії реактивного руху (JPL) у Південній Каліфорнії (США) надійшли дані, які показали, що з першим літальним апаратом в іншому світі все гаразд. Якщо інші перевірки здоров’я «Ingenuity» будуть такими ж райдужними, вертоліт зможе знову полетіти протягом кількох наступних тижнів. Метою наступного 53-го польоту «Ingenuity» є тимчасовий посадковий аеродром на заході, з якого команда планує виконати ще один політ на захід до нової оперативної бази поряд з виходом скелі, в дослідженні якої зацікавлена команда Perseverance.

Наприкінці липня 2023 року, «Ingenuity» здійснив свій 53-й політ, який був запланований як 136-секундний розвідувальний політ, присвячений збору зображень поверхні Марсу для наукової команди марсохода Perseverance. Складний профіль польоту передбачав проліт на північ на 203 м на висоті 5 м зі швидкістю 2,5 м/с, потім вертикальне зниження до 2,5 м і зависання для отримання фото скелястого виступу. Потім «Ingenuity» мав би піднятися на висоту 10 м, щоб дозволити своїй системі відводу від небезпеки спрацювати перед вертикальним зниженням і приземлитися. Натомість гелікоптер виконав першу половину автономного польоту і зміг пролетіти приблизно 142 м на північ на висоті 5 м, а потім раптово спрацювала програма непередбачених ситуацій у польоті, і «Ingenuity» автоматично приземлився. Відповідно, загальний час польоту мав досягти тривалості у 2 хвилини 16 секунд, однак склав тільки 74 секунди. Команда Ingenuity впевнена, що рання посадка була ініційована, коли кадри з навігаційної камери гелікоптера не синхронізувалися з даними з блоку інерційних вимірювань.

3 серпня 2023 року, згідно пресрелізу Лабораторії реактивного руху (JPL) у Південній Каліфорнії (США), «Ingenuity» успішно завершив свій 54-й політ, в ході якого він зробив нові світлини на Червоній планеті.

20 вересня 2023 року, згідно повідомлення NASA, «Ingenuity» піднявся на рекордну висоту на Марсі та протримався у повітрі 2 хвилини та 46 секунд. Загалом вертоліт здійснив 59 польотів. У першому польоті апарат злетів на 3 метри за 39,1 секунди. На даний момент (на 20.09.2023) здійснено 106,5 хвилин польоту, подолано 13,3 км відстані та досягнуто висоти до 20,0 метрів.

28 вересня 2023 року, Лабораторія реактивного руху (JPL) у Південній Каліфорнії (США) повідомила, що 25 вересня 2023 року «Ingenuity» у 60-й раз піднявся в небо над Марсом. Під час польоту апарат встановив новий рекорд швидкості. Під час свого ювілейного польоту «Ingenuity» перебував у повітрі 133 секунди та займався зйомкою навколишньої місцевості. Завданням польоту було переміститися на нову позицію і зняти навколишню місцевість, щоб знайти нові наукові цілі для марсоходу «Персеверанс». За час польоту він подолав дистанцію 340 метрів, рухаючись на висоті 16 метрів, а також встановив новий рекорд швидкості – 8 м/с (попереднє досягнення – 6 м/с).

6 жовтня 2023 року, «Ingenuity» успішно завершив свій 61-й політ на Марсі, встановивши новий рекорд підйому на висоту. Згідно повідомлення Лабораторії реактивного руху NASA (JPL) зазначається, що «Ingenuity» під час свого останнього успішного польоту піднявся на висоту ~ 79 футів (24 метрів), що на 4 метри вище попереднього показника 59-го польоту. Даний політ тривав близько 129 секунд.

19 жовтня 2023 року, «Ingenuity» здійснив свій 63-й політ над поверхнею Марсу, пролетівши відстань у 579 метрів. Згідно повідомлення Лабораторії реактивного руху (JPL) у Південній Каліфорнії (США), це була найдовша відстань від тієї, яку гелікоптер подолав під час свого 25-го польоту^{[неавторитетне джерело]}.

Галерея

Марсіанський дрон «Ingenuity»

Прикріплення дрона до днища ровера

Прикріплення термоплівки до дрону

Дрон і команда інженерів НАСА

Див. також

• Марсохід Perseverance
• Космічний апарат Dragonfly

Примітки

1. (укр.). espreso.tv. 30 липня 2020. Архів оригіналу за 31 липня 2020. Процитовано 31 липня 2020. 
2. Ray, Justin (25 липня 2016). . Spaceflight Now. Архів оригіналу за 26 липня 2016. Процитовано 26 липня 2016. 
3. Stephen Clark (14 березня 2018). (англ.). spaceflightnow.com. Архів оригіналу за 7 лютого 2021. Процитовано 30 червня 2020. 
4. . NASA Mars. NASA. Архів оригіналу за 16 квітня 2020. Процитовано 2 травня 2020. 
5. (англ.). Business 2 Community. 27 січня 2015. Архів оригіналу за 26 березня 2015. Процитовано 18 травня 2018. 
6. Leone, Dan (19 листопада 2015). Elachi Touts Helicopter Scout for Mars Sample-Caching Rover (англ.). SpaceNews. Архів оригіналу за 21 січня 2016. Процитовано 12 січня 2020. 
7. Gamie Groh (12 липня 2020). NASA set for upcoming Mars mission to seek signs of ancient life on the red planet (англ.). teslarati.com. 
8. Brown, Dwayne; Wendel, JoAnna; Agle, DC; Northon, Karen (11 травня 2018). (англ.). NASA.gov. Архів оригіналу за 11 травня 2018. Процитовано 12 січня 2020. 
9. Chang, Kenneth (11 травня 2018). (англ.). The New York Times. Архів оригіналу за 17 грудня 2020. Процитовано 12 січня 2020. 
10. Gush, Loren (11 травня 2018). (англ.). The Verge. Архів оригіналу за 6 грудня 2020. Процитовано 12 січня 2020. 
11. Decision expected soon on adding helicopter to Mars 2020. Jeff Fout. Space News. 4 May 2018
12. Mars Helicopter Technology Demonstrator [ 1 квітня 2019 у Wayback Machine.]. (PDF) J. (Bob) Balaram, Timothy Canham, Courtney Duncan, Matt Golombek, Håvard Fjær Grip, Wayne Johnson, Justin Maki, Amelia Quon, Ryan Stern, and David Zhu. American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA), SciTech Forum Conference; 8–12 January 2018, Kissimmee, Florida. DOI:10.2514/6.2018-0023
13. (PDF). JPL – NASA. 22 січня 2015. Архів оригіналу за 27 вересня 2015. Процитовано 1 вересня 2015. 
14. MiMi Aung — Autonomous Systems Deputy Division Manager [ 5 червня 2018 у Wayback Machine.]. NASA/JPL
15. Generation of Mars Helicopter Rotor Model for Comprehensive Analyses [ 1 січня 2020 у Wayback Machine.]. (PDF) Witold J. F. Koning, Wayne Johnson, Brian G. Allan. NASA Rotorcraft. 2018
16. Clarke, Stephen (14 травня 2018). (англ.). Spaceflight Now. Архів оригіналу за 7 лютого 2021. Процитовано 30 червня 2020. 
17. Mars Helicopter Scout [ 17 серпня 2019 у Wayback Machine.]. video presentation at Caltech
18. Helicopter Could be 'Scout' for Mars Rovers^{[недоступне посилання з 01.01.2020]} NASA News January 22, 2015 Ця стаття містить текст з джерела, що зараз в суспільному надбанні.
19. Review on space robotics: Toward top-level science through space exploration [ 21 лютого 2021 у Wayback Machine.] (PDF). Y Gao, S Chien — Science Robotics, 2017
20. . NASA JPL: Universe Bulletin. July 2018. Архів оригіналу за 1 січня 2020. Процитовано 9 серпня 2018.  Ця стаття містить текст з джерела, що зараз в суспільному надбанні.
21. Mars Helicopter a new challenge for flight. NASA. July 2018. оригіналу за 1 січня 2020. Процитовано 20 липня 2018.  Ця стаття містить текст з джерела, що зараз в суспільному надбанні.
22. J. Balaram and P. T. Tokumaru, «Rotorcrafts for Mars Exploration», in 11th International Planetary Probe Workshop, 2014
23. Berger, Eric (24 травня 2016). . ARS Technica. Архів оригіналу за 7 лютого 2021. Процитовано 24 травня 2016. 
24. Dubois, Chantelle (29 листопада 2017). . All About Circuits. Архів оригіналу за 7 грудня 2017. Процитовано 30 червня 2020. 
25. NASA Mars exploration efforts turn to operating existing missions and planning sample return. Jeff Foust, Space News. February 23, 2018
26. NASA to decide soon whether flying drone will launch with Mars 2020 rover [ 7 лютого 2021 у Wayback Machine.]. Stephen Clarke, Spaceflight Now. March 15, 2018
27. Mars Helicopter to Fly on NASA's Next Red Planet Rover Mission [ 11 травня 2018 у Wayback Machine.]. Karen Northon, NASA News. May 11, 2018 Ця стаття містить текст з джерела, що зараз в суспільному надбанні.
28. Agle, AG; Johnson, Alana (28 березня 2019). . NASA. Архів оригіналу за 29 березня 2019. Процитовано 28 березня 2019.  Ця стаття містить текст з джерела, що зараз в суспільному надбанні.
29. NASA's Mars Helicopter Attached to Mars 2020 Rover [ 4 листопада 2019 у Wayback Machine.]. NASA News — JPL. August 28, 2019 Ця стаття містить текст з джерела, що зараз в суспільному надбанні.
30. Yes, NASA Is Actually Sending a Helicopter to Mars: Here's What It Will Do. [ 15 травня 2018 у Wayback Machine.] Sarah Lewin, Space. May 12, 2018
31. Hautaluoma, Grey; Johnson, Alana; Agle, D.C. (29 квітня 2020). . NASA. Архів оригіналу за 30 квітня 2020. Процитовано 29 квітня 2020.  Ця стаття містить текст з джерела, що зараз в суспільному надбанні.
32. Agle, D.C.; Cook, Jia-Rui; Johnson, Alana (29 квітня 2020). . NASA. Архів оригіналу за 4 червня 2020. Процитовано 29 квітня 2020.  Ця стаття містить текст з джерела, що зараз в суспільному надбанні.
33. Northon, Karen (19 квітня 2021). . NASA. Архів оригіналу за 19 квітня 2021. Процитовано 19 квітня 2021. 
34. . Архів оригіналу за 20 квітня 2021. Процитовано 20 квітня 2021. 
35. NASA's Ingenuity helicopter captures breathtaking shot of Martian sunset (photo). // By Josh Dinner published March 10, 2023
36. Гелікоптер NASA показав захід Сонця на Марсі (фото). // Автор: Кирило Іванішин. 12.08.2023, 17:46
37. Гелікоптер NASA Ingenuity зазнав невдачі на Марсі, втративши зв’язок з марсоходом Perseverance. 21.04.2023
38. Марсіанський гелікоптер Ingenuity замовк на 6 днів у квітні. 01.06.2023
39. . Архів оригіналу за 30 червня 2023. Процитовано 30 червня 2023. 
40. Гелікоптер NASA Ingenuity знову злетів після неочікуваної посадки. // Автор: Svitlana Anisimova. 08.08.2023
41. Марсіанський дрон Ingenuity ледь не розбився під час польоту. 09.08.2023, 14:21
42. NASA’s Ingenuity Mars Helicopter Flies Again After Unscheduled Landing. Aug. 7, 2023
43. Гелікоптер NASA зробив нові світлини Марса. 08.08.2023, 12:37
44. Марсіанський гелікоптер від NASA встановив рекордну для себе висоту. 20.09.2023, 23:21
45. Марсіанський вертоліт NASA здійснив ювілейний політ і поставив новий рекорд. // Автор: Анна Неволіна. 28.09.2023
46. Марсіанський вертоліт Ingenuity встановив ще один рекорд. 30.09.2023, 17:55
47. Another flight and another record for Ingenuity!
48. Марсіанський гелікоптер NASA піднявся на рекордну висоту. // Автор: Олег Бесараб. 06.10.2023, 15:41
49. Гелікоптер NASA Ingenuity пролетів найдовшу відстань на Марсі за останні 18 місяців. // Автор: Юлія Мирська. 25.10.2023