De Marshelikopter rijdt deze zomer met NASA's Perseverance-rover naar de Rode Planeet. De hoofdingenieur van de helikopter, Bob Balaram, deelt het verhaal van hoe het tot stand is gekomen.

Zelfs voordat deze interviewer de vraag kan afmaken, 'Heeft iemand je ooit verteld dat dit een gek idee was?' Bob Balaram springt in:"Iedereen. De hele tijd."

Dit "gekke idee" is de Mars-helikopter, momenteel in Kennedy Space Center, wachtend op een lift naar de Rode Planeet op de Mars Perseverance rover deze zomer.

Hoewel Balaram het destijds waarschijnlijk niet wist, het zaadje voor een idee als dit ontsproot voor hem in het Apollo-tijdperk van de jaren zestig, tijdens zijn jeugd in Zuid-India. Zijn oom schreef aan het Amerikaanse consulaat, vragen om informatie over NASA en ruimteverkenning. De uitpuilende envelop die ze terugstuurden, gevuld met glanzende boekjes, in vervoering gebrachte jonge Bob. Zijn interesse in de ruimte werd verder aangewakkerd door te luisteren naar de maanlanding op de radio. "Ik heb het opgeslokt, "zegt hij. "Lang voor het internet, de VS hadden een goed bereik. Je had mijn ogen."

Zijn actieve brein en vruchtbare verbeeldingskracht waren gericht op het krijgen van een opleiding, wat hem zou leiden tot een bachelor in werktuigbouwkunde aan het Indian Institute of Technology, een master en Ph.D. in computer- en systeemtechniek van het Rensselaer Polytechnic Institute, en een carrière bij NASA's Jet Propulsion Laboratory in Zuid-Californië. Daar is hij 35 jaar gebleven als robottechnoloog.

Balarams carrière omvatte robotarmen, vroege Marsrovers, technologie voor een fictieve ballonmissie om Venus te verkennen en een periode als lead voor de deelname aan het Mars Science Laboratory, afdalings- en landingssimulatiesoftware.

Door obstakels heen snijden, Administratieve rompslomp en de atmosfeer van Mars

Zoals met veel innovatieve ideeën, er was een dorp voor nodig om de helikopter te laten gebeuren. In de jaren 1990, Balaram woonde een professionele conferentie bij, waar Stanford-professor Ilan Kroo sprak over een "mesicopter, " een miniatuurvliegtuig in de lucht voor toepassingen op de aarde dat werd gefinancierd als een voorstel van NASA Innovative Advanced Concepts.

Dit bracht Balaram ertoe na te denken over het gebruik van een op Mars. Hij stelde een gezamenlijk voorstel voor met Stanford voor een NASA Research Announcement-inzending en rekruteerde AeroVironment, een klein bedrijf in Simi Valley, Californië. Het voorstel kreeg lovende kritieken, en hoewel het destijds niet voor financiering werd geselecteerd, het leverde wel een bladrotortest op onder Mars-omstandigheden bij JPL. Behalve dat, het idee "zat op een plank" voor 15 jaar.

Snel vooruit naar een conferentie waar de Universiteit van Pennsylvania presenteerde over het gebruik van drones en helikopters. Charles Elachi, toen directeur van JPL, die sessie bijgewoond. Toen hij terugkeerde naar JPL, hij vroeg of zoiets op Mars kan worden gebruikt. Een collega van Balaram noemde zijn eerdere werk op dat onderzoeksgebied. Balaram heeft dat voorstel afgestoft, en Elachi vroeg hem om een ​​nieuwe te schrijven voor de competitieve oproep voor onderzoeksladingen voor Mars 2020. Dit versnelde het proces van het ontwikkelen van een concept.

Balaram en zijn team hadden acht weken de tijd om een ​​voorstel in te dienen. Dag en nacht werken, ze haalden de deadline met nog twee weken over.

Hoewel het helikopteridee niet als instrument is gekozen, het werd gefinancierd voor technologische ontwikkeling en risicovermindering. Mimi Aung werd projectmanager Mars Helicopter, en nadat het team aan risicovermindering had gewerkt, NASA besloot de helikopter voor vlucht te financieren als technologiedemonstratie.

Een beest bouwen en testen

Dus toen begon de realiteit:hoe bouw je eigenlijk een helikopter om op Mars te vliegen en hem aan het werk te krijgen?

Geen gemakkelijke prestatie. Balaram beschrijft het als een perfect leeg canvas, maar met beperkingen. Zijn natuurkundige achtergrond hielp hem zich voor te stellen dat hij op Mars zou vliegen, een planeet met een atmosfeer die slechts 1% zo dicht is als die van de aarde. Hij vergelijkt het met vliegen op aarde met een 100, 000 voet (30, 500 meter) hoogte - ongeveer zeven keer hoger dan een typische terrestrische helikopter kan vliegen. Een andere uitdaging was dat de helikopter maar een paar kilo kon dragen, inclusief het gewicht van batterijen en een radio voor communicatie. "Je kunt er niet zomaar massa op gooien, omdat het moest vliegen, " hij zegt.

Het drong tot Balaram door dat het leek op het bouwen van een nieuw soort vliegtuig dat toevallig een ruimtevaartuig is. En omdat het een "passagier" is op een vlaggenschipmissie, hij zegt, "we moeten 100% garanderen dat het veilig zal zijn."

Het eindresultaat:een helikopter van 4 pond (1,8 kilogram) met twee paar lichte, tegengesteld draaiende bladen - een bovenste en een onderste paar, om door de atmosfeer van Mars te snijden. Elk paar bladen heeft een diameter van 4 voet (1,2 meter).

Toen het eenmaal gebouwd was, Balaram zegt, de vraag was, "Hoe test je dit beest? Er is geen boek dat zegt hoe." Omdat er geen gemakkelijk bereikbare plek op aarde is met een dunne atmosfeer zoals die op Mars, ze voerden tests uit in een vacuümkamer en de 25-voet Space Simulation Chamber bij JPL.

Ongeveer twee en een halve maand na de landing op Jezero Crater, het Mars Helicopter-team heeft ongeveer 30 dagen de tijd om een ​​technologiedemonstratie uit te voeren in de werkelijke omgeving van de planeet, beginnend met een reeks voertuigkassa's, gevolgd door pogingen van allereerste vluchten in de zeer dunne atmosfeer van Mars.

Ondanks de beste inspanningen en de beste tests die op aarde beschikbaar zijn, dit is een hoog risico, high-reward technologie demonstratie, terwijl Balaram eerlijk gezegd zei:"We kunnen falen."

Maar als dit "gekke idee" slaagt op Mars, het zal zijn wat Balaram beschrijft als "een soort Wright Brothers-moment op een andere planeet" - de eerste keer dat een aangedreven vliegtuig op Mars heeft gevlogen, of een andere planeet dan de aarde, wat dat betreft. Deze potentiële doorbraak zou kunnen helpen de weg vrij te maken voor toekomstige vaartuigen die NASA's portfolio van voertuigen zouden uitbreiden om andere werelden te verkennen.

En deels omdat er onderweg zoveel uitdagingen zijn geweest, het is een bewijs van de toewijding, visie, volharding en houding van Balaram en zijn collega's dat het concept van de Marshelikopter werd gefinancierd, gepland, ontwikkeld en gebouwd en gaat deze zomer naar de Rode Planeet.

"Bob is de uitvinder van onze Mars-helikopter. Hij innoveerde het ontwerp en volgde die visie op tot zijn bloei als hoofdingenieur door alle ontwerpfasen, ontwikkelen en testen, ", zegt projectmanager Aung. "Als we een technische wegversperring tegenkwamen - en we kwamen veel wegversperringen tegen - wendden we ons altijd tot Bob, die altijd een onuitputtelijke reeks mogelijke oplossingen bij zich draagt. Nu ik er aan denk, Ik denk niet dat ik ooit heb gezien dat Bob op een bepaald moment vastzat!"

Het thuistraject richting Mars

Het belangrijkste doel van de Mars 2020-missie is om de Perseverance-rover af te leveren, die niet alleen de bewoonbaarheid van de planeet in het verleden zal blijven onderzoeken, maar zal daadwerkelijk zoeken naar tekenen van oud microbieel leven. Het zal ook rots- en grondmonsters in de cache opslaan om te worden opgehaald door een mogelijke toekomstige missie en helpen de weg vrij te maken voor toekomstige menselijke verkenning van Mars. Zelfs als de helikopter moeilijkheden ondervindt, de wetenschappelijke verzamelmissie van de Perseverance rover zal niet worden beïnvloed.

Balaram wijst erop dat naast de gebruikelijke "zeven minuten terreur" die het team op aarde ervaart tijdens een landing op Mars, als de helikopter eenmaal op Mars is en probeert te vliegen, "Dit zijn de zeven seconden van terreur elke keer dat we opstijgen of landen."

Maakt Balaram zich zorgen over dit alles, zelfs een beetje? "De afgelopen zes jaar is er elke week een crisis geweest, "zegt hij. "Ik ben eraan gewend."

Balaram werpt alle stress af die kan ontstaan ​​door backpacken, wandelen en massage. Er is ook zijn zeer ondersteunende vrouw, zand, die een titel draagt ​​binnen het team en haar eigen acroniem:CMO, of Chief Moraal Officer. Ze heeft regelmatig taarten gebakken, taarten en andere lekkernijen voor Balaram om te delen met zijn collega's voor levensonderhoud tijdens het lange proces.

En hij heeft veel lof voor zijn teamgenoten op het Mars Helicopter-project, zeggen dat de mensen die erdoor aangetrokken worden wendbaar en snel zijn. "Het is een geweldige ploeg, vastbesloten om machtige dingen te wagen - dat is het leuke, " Zegt Balaram. Zijn kijk op gedurfde machtige dingen:"Goede ideeën sterven niet - ze hebben alleen een tijdje nodig."