NASA's Ingenuity Mars Helicopter zal met de Perseverance rover door 314 miljoen mijl (505 miljoen kilometer) interplanetaire ruimte reizen om bij Mars te komen. Maar voor het team dat werkt aan de eerste experimentele vliegtest op een andere planeet, engineering van de laatste 5 inch (13 centimeter) van de reis was een van de meest uitdagende van allemaal. Om die 5 inch veilig te navigeren - de afstand die Ingenuity zal afleggen van waar het op de rover is opgeborgen naar het oppervlak van Mars - kwamen ze met het ingenieuze Mars Helicopter Delivery System.

"Vernuft is anders dan elke andere helikopter die ooit is gebouwd, omdat gemotoriseerde gecontroleerde vlucht op Mars anders is dan alles wat ooit is geprobeerd, " zei MiMi Aung, projectmanager van de Mars Helicopter bij NASA's Jet Propulsion Laboratory in Zuid-Californië. "En toen moesten we uitzoeken hoe we konden meeliften en veilig konden worden ingezet vanuit de Mars 2020 Perseverance-rover."

Ingenuity's vierkante romp (waar computers, camera's, batterijen en dergelijke) is ongeveer zo groot als een softbal (7,9 bij 6,3 bij 5,5 inch, of 20 bij 16 bij 14 centimeter). Maar als je buiten de kaders kijkt, vindt u tal van andere belangrijke dingen, waaronder een antenne, zonnepaneel, landingspoten en twee rotors van 1,2 meter breed - dat maakt het opbergen en inzetten van de helikopter een uitdaging. Het hele pakket geeft de weegschaal een gewicht van ongeveer 4 pond (2 kilogram).

"Op een Mars rover-missie, de toevoeging van zelfs maar één nieuwe wasmachine is meestal het debat waard, " zei Chris Salvo, de helikopterinterface van de Mars 2020-missie bij JPL. "De Ingenuity Mars Helicopter is een grote, breekbaar, unieke assemblage van hardware die niet lijkt op alles wat NASA ooit heeft gedaan op een planetaire missie."

Mission-ingenieurs beschouwden elke beschikbare parkeerplaats op het chassis van de rover voor hun ongewone toevoeging, inclusief de robotarm. Ze landden uiteindelijk op de buik van Perseverance, die op een relatief vlak stuk Red Planet-oppervlak ongeveer 26 inch (67 centimeter) bodemvrijheid zou moeten bieden. Hoewel dat misschien veel ruimte lijkt (een aardse SUV biedt ongeveer een derde daarvan), het afleversysteem verkleint die afstand met ongeveer 2 inch (6 centimeter). Vindingrijkheid is ongeveer 19 inch (49 centimeter) lang. Dit is waar de 5-inch reis binnenkomt.

"Dat is niet veel ruimte om mee te spelen, " zei Salvo, "maar we ontdekten dat als je de helikopter horizontaal bevestigt, er is genoeg om de klus te klaren."

Hoe de klus wordt geklaard

Ingenuity zal ongeveer twee maanden na de landing van Perseverance op 18 februari worden ingezet. 2021. Tijdens vroege oppervlakteoperaties, zowel de rover- als de helikopterteams zullen op zoek zijn naar potentiële vliegvelden - een stuk onroerend goed op Mars van 33 bij 33 voet (10 bij 10 meter) dat relatief vlak is, peil, vrij van obstakels en zichtbaar voor Perseverance wanneer de rover ongeveer een voetbalveld verderop wordt geparkeerd.

Rond de 60ste Marsdag, of sol, van de missie, Doorzettingsvermogen zal het grafiet composiet puinschild van het Mars Helicopter Delivery System laten vallen dat de helikopter beschermde tijdens de landing. Vervolgens rijdt hij het centrum van het gekozen vliegveld in. Ongeveer zes dagen later, nadat de helikopter- en roverteams tevreden zijn, is alles weg, ze zullen het Mars Helicopter Delivery System opdracht geven zijn ding te doen.

Het inzetproces begint met het vrijgeven van een vergrendelingsmechanisme dat de helikopter op zijn plaats houdt. Dan vuurt een pyrotechnisch apparaat dat de kabels doorknipt, waardoor een veerbelaste arm die de helikopter vasthoudt, Ingenuity uit zijn horizontale positie kan draaien. Onderweg, een kleine elektromotor trekt aan de arm totdat deze vastklikt, het lichaam van de helikopter volledig verticaal brengen met twee van zijn veerbelaste landingspoten ingezet. Nog een pyrotechnisch vuur, het loslaten van de andere benen.

"En al die tijd het inzetsysteem moet elektrische en datakabelverbindingen tussen rover en helikopter onderhouden totdat het klaar is om te laten vallen, " zei David Bücher, deployment system manager bij Lockheed Martin Space in Denver, die het systeem heeft gebouwd. "Hoewel ik heb gewerkt aan mijn behoorlijke deel van op de ruimte gebaseerde implementatiesystemen, deze was op een ander niveau."

Als alles goed gaat, missiecontrollers zullen het bezorgsysteem opdracht geven om vrij te geven, en vindingrijkheid zal die laatste 5 centimeter dekken. Zodra een goede daling is bevestigd, Doorzettingsvermogen zal worden geboden om weg te rijden, zodat de helikopter zijn batterijen kan opladen met zijn zonnepaneel. Op dat punt, de 30-sol klok op het vliegtestprogramma van Ingenuity begint.

De Ingenuity Mars Helicopter is een experimentele vluchttest van nieuwe technologie. Toekomstige Mars-missies kunnen gebruik maken van helikopters van de tweede generatie om een ​​luchtdimensie aan hun verkenningen toe te voegen. Ze zouden kunnen fungeren als verkenners voor menselijke bemanningen, kleine ladingen vervoeren of kliffen onderzoeken, grotten, diepe kraters en andere niet-bezochte of moeilijk bereikbare bestemmingen. Maar voordat dat gebeurt, een testvoertuig moet bewijzen dat het kan.

En voordat het testvoertuig dat kan, het moet veilig op het oppervlak van Mars landen.

"Vernuft heeft doorzettingsvermogen nodig, " zei Aung. "Het Mars Helicopter Delivery System is een ingenieus gadget en slechts een van de voorbeelden van hoe de Mars 2020-missie verder heeft gewerkt dan de oproep om ons testproject te huisvesten. Samen met hem en de helikopter, ze moesten een elektronisch basisstation en een antenne inbouwen die volledig voor helikopteroperaties in de rover was bedoeld. Onze teams moesten nauw samenwerken om dit complexe systeem te laten werken. Wanneer vindingrijkheid vliegt, het zal een prestatie zijn die we allemaal kunnen delen."

Over de Mars 2020-missie

Een divisie van Caltech in Pasadena, JPL bouwde en beheert de helikopter voor NASA. Lockheed Martin Space leverde het Mars Helicopter Delivery System. NASA's Launch Services-programma, gevestigd in Kennedy Space Center, is verantwoordelijk voor het lanceringsbeheer.

Perseverance is een robotwetenschapper met een gewicht van ongeveer 2, 260 pond (1, 025 kilo). De astrobiologische missie van de rover zal zoeken naar tekenen van microbieel leven in het verleden. Het zal het klimaat en de geologie van de planeet karakteriseren, verzamel monsters voor toekomstige terugkeer naar de aarde, en de weg vrijmaken voor menselijke verkenning van de Rode Planeet. Het maakt niet uit op welke dag Perseverance van start gaat tijdens de 20 juli-aug. 11 lanceringsperiode, het zal op 18 februari landen op de Jezero-krater van Mars, 2021.

De Mars 2020 Perseverance rover-missie maakt deel uit van een groter programma met missies naar de maan als een manier om voor te bereiden op menselijke verkenning van de Rode Planeet. Belast met het terugbrengen van astronauten naar de maan tegen 2024, NASA zal tegen 2028 een duurzame menselijke aanwezigheid op en rond de maan tot stand brengen via NASA's Artemis-maanverkenningsplannen.