Nu losgemaakt van zijn beschermende koolstofvezelschild, de helikopter wordt klaargemaakt voor zijn volgende stappen.

NASA mikt niet eerder dan 8 april op de Ingenuity Mars Helicopter om de eerste poging te doen tot aangedreven, gecontroleerde vlucht van een vliegtuig op een andere planeet. Voordat de 4 pond (1,8 kilogram) helikopter zijn eerste vlucht kan proberen, echter, zowel het als zijn team moeten een reeks ontmoedigende mijlpalen halen.

Vindingrijkheid blijft vastzitten aan de buik van NASA's Perseverance-rover, die op 18 februari op Mars landde. Op 21 maart, de rover zette het gitaarkoffer-vormige grafiet composiet puin schild in dat Ingenuity beschermde tijdens de landing. De rover is momenteel onderweg naar het "vliegveld" waar Ingenuity zal proberen te vliegen. Eenmaal ingezet, Vindingrijkheid zal 30 Marsdagen hebben, of sols, (31 aardse dagen) om zijn testvluchtcampagne uit te voeren.

"Toen NASA's Sojourner-rover in 1997 op Mars landde, het bewees dat zwerven over de Rode Planeet mogelijk was en definieerde onze benadering van hoe we Mars verkennen volledig opnieuw. evenzo, we willen leren over het potentieel van Ingenuity voor de toekomst van wetenschappelijk onderzoek, " zei Lori Glaze, directeur van de Planetary Science Division op het NASA-hoofdkwartier. "Toepasselijke naam, Ingenuity is een technologiedemonstratie die tot doel heeft de eerste gemotoriseerde vlucht op een andere wereld te zijn en, indien succesvol, zou onze horizon verder kunnen verbreden en de reikwijdte kunnen verbreden van wat mogelijk is met Mars-verkenning."

Gecontroleerd vliegen op Mars is veel moeilijker dan vliegen op aarde. De rode planeet heeft een aanzienlijke zwaartekracht (ongeveer een derde van die van de aarde), maar de atmosfeer is slechts 1% zo dicht als de aarde aan het oppervlak. Tijdens Mars overdag, het oppervlak van de planeet ontvangt slechts ongeveer de helft van de hoeveelheid zonne-energie die overdag de aarde bereikt, en nachttemperaturen kunnen dalen tot min 130 graden Fahrenheit (min 90 graden Celsius), die onbeschermde elektrische componenten kunnen bevriezen en barsten.

Om te passen binnen de beschikbare accommodaties van de Perseverance rover, de Ingenuity-helikopter moet klein zijn. Om te vliegen in de omgeving van Mars, het moet lichtgewicht zijn. Om de ijskoude Marsnachten te overleven, het moet voldoende energie hebben om interne verwarmingen van stroom te voorzien. Het systeem - van de prestaties van zijn rotoren in ijle lucht tot zijn zonnepanelen, elektrische kachels, en andere componenten - is getest en opnieuw getest in de vacuümkamers en testlaboratoria van NASA's Jet Propulsion Laboratory in Zuid-Californië.

"Elke stap die we hebben gezet sinds deze reis zes jaar geleden begon, is onbekend terrein in de geschiedenis van vliegtuigen. " zei Bob Balaram, Mars Helicopter chief engineer bij JPL. "En hoewel het een grote uitdaging zal zijn om naar de oppervlakte te komen, alleen die eerste nacht op Mars overleven, zonder dat de rover hem beschermt en aangedreven houdt, zal een nog grotere worden."

De helikopter inzetten

Voordat Ingenuity zijn eerste vlucht op Mars maakt, het moet precies in het midden van het vliegveld liggen - een stuk onroerend goed op Mars dat is gekozen vanwege de vlakheid en het ontbreken van obstakels. Zodra de helikopter- en roverteams bevestigen dat Perseverance zich precies daar bevindt waar ze willen dat het zich op het vliegveld bevindt, het uitgebreide proces om de helikopter op het oppervlak van Mars in te zetten begint.

"Zoals met alles met de helikopter, dit type inzet is nog nooit eerder gedaan, " zei Farah Alibay, Mars Helicopter integratie lead voor de Perseverance rover. "Als we eenmaal met de inzet zijn begonnen, is er geen weg meer terug. Alle activiteiten worden nauw op elkaar afgestemd, onomkeerbaar, en afhankelijk van elkaar. Als er zelfs maar een hint is dat iets niet gaat zoals verwacht, we kunnen besluiten om een ​​sol of langer uit te stellen totdat we een beter idee hebben wat er aan de hand is."

Het inzetproces van de helikopter duurt ongeveer zes sols (zes dagen, vier uur op aarde). Op de eerste sol, zal het team op aarde een boutbrekend apparaat activeren, het vrijgeven van een vergrendelingsmechanisme dat hielp de helikopter stevig tegen de buik van de rover te houden tijdens de lancering en de landing op Mars. De volgende sol, ze zullen een pyrotechnisch kabeldoorsnijdend apparaat afvuren, waardoor de gemechaniseerde arm die Ingenuity vasthoudt, de helikopter uit zijn horizontale positie kan draaien. Dit is ook wanneer het draagschroefvliegtuig twee van zijn vier landingspoten zal uitschuiven.

Tijdens de derde sol van de plaatsingsreeks, een kleine elektromotor zal Ingenuity draaien totdat hij vastklikt, de helikopter volledig verticaal brengen. Tijdens de vierde sol, de laatste twee landingspoten zullen op hun plaats klikken. Op elk van die vier sols, de Wide Angle Topographic Sensor for Operations and eNgineering (WATSON) imager zal bevestigingsshots maken van Ingenuity terwijl het zich stapsgewijs ontvouwt in zijn vluchtconfiguratie. In zijn definitieve positie, de helikopter zal ongeveer 13 centimeter boven het oppervlak van Mars hangen. Op dat punt, slechts een enkele bout en een paar dozijn kleine elektrische contacten zullen de helikopter verbinden met Perseverance. Op de vijfde sol van inzet, het team zal van de laatste gelegenheid gebruik maken om Perseverance als stroombron te gebruiken en de zes batterijcellen van Ingenuity op te laden.

"Zodra we het snoer met doorzettingsvermogen hebben doorgesneden en die laatste 5 centimeter naar de oppervlakte hebben laten vallen, we willen dat onze grote vriend zo snel mogelijk wegrijdt, zodat we de zonnestralen op ons zonnepaneel kunnen krijgen en onze batterijen kunnen opladen, ' zei Balaram.

Op de zesde en laatste geplande sol van deze stationeringsfase, het team moet drie dingen bevestigen:dat de vier poten van Ingenuity stevig op het oppervlak van Jezero Crater staan, dat de rover deed, inderdaad, rijd ongeveer 16 voet (ongeveer 5 meter) weg, en dat zowel helikopter als rover communiceren via hun boordradio's. Deze mijlpaal start ook de 30-sol-klok waarin alle preflight-controles en vluchttests moeten plaatsvinden.

"Ingenuity is een experimentele technische vliegtest - we willen zien of we op Mars kunnen vliegen, " zei MiMi Aung, projectmanager voor Ingenuity Mars Helicopter bij JPL. "Er zijn geen wetenschappelijke instrumenten aan boord en geen doelen om wetenschappelijke informatie te verkrijgen. We zijn ervan overtuigd dat alle technische gegevens die we willen verkrijgen, zowel op het oppervlak van Mars als in de lucht, binnen dit 30-sol-venster kunnen worden gedaan."

Net als bij inzet, de helikopter- en roverteams zullen de komende testvlucht methodisch benaderen. Als het team een ​​belangrijke preflight-mijlpaal mist of vragen heeft, ze kunnen een of meer sols nemen om het probleem beter te begrijpen. Als de helikopter de eerste nacht van de reeksperiode op het oppervlak van Mars overleeft, echter, het team zal de komende paar sols al het mogelijke doen om een ​​succesvolle vlucht te verzekeren, inclusief het wiebelen van de rotorbladen en het verifiëren van de prestaties van de traagheidsmeeteenheid, evenals het testen van het volledige rotorsysteem tijdens een spin-up tot 2, 537 tpm (terwijl het landingsgestel van Ingenuity stevig op het oppervlak blijft).

De eerste vliegtest op Mars

Zodra het team klaar is om de eerste vlucht te proberen, Perseverance zal de laatste vluchtinstructies van JPL-missiecontrollers ontvangen en doorgeven aan Ingenuity. Verschillende factoren zullen de precieze tijd voor de vlucht bepalen, inclusief modellering van lokale windpatronen plus metingen uitgevoerd door de Mars Environmental Dynamics Analyzer (MEDA) aan boord van Perseverance. Vindingrijkheid zal zijn rotors naar 2 brengen, 537 tpm en, als alle definitieve zelfcontroles er goed uitzien, opstijgen. Na klimmen met een snelheid van ongeveer 3 voet per seconde (1 meter per seconde), de helikopter zal maximaal 30 seconden op 10 voet (3 meter) boven het oppervlak zweven. Vervolgens, de Mars-helikopter zal afdalen en weer neerkomen op het oppervlak van Mars.

Enkele uren nadat de eerste vlucht heeft plaatsgevonden, Perseverance zal de eerste set technische gegevens van Ingenuity downlinken en, mogelijk, afbeeldingen en video van de navigatiecamera's en Mastcam-Z van de rover. Uit de gegevens die die eerste avond na de vlucht werden gedownlinkt, het Mars Helicopter-team verwacht te kunnen bepalen of hun eerste poging om op Mars te vliegen een succes was.

Op de volgende sol, alle resterende technische gegevens die tijdens de vlucht zijn verzameld, evenals enkele zwart-witbeelden met een lage resolutie van de eigen navigatiecamera van de helikopter, kan worden gedownlinkt naar JPL. De derde sol van deze fase, de twee foto's die zijn gemaakt door de kleurencamera met hoge resolutie van de helikopter, zouden moeten arriveren. Het Mars Helicopter-team zal alle beschikbare informatie gebruiken om te bepalen wanneer en hoe verder te gaan met hun volgende test.

"Mars is moeilijk, "zei Aung. "Ons plan is om alles te doen wat de Rode Planeet ons te bieden heeft, op dezelfde manier waarop we elke uitdaging hebben aangepakt waarmee we de afgelopen zes jaar zijn geconfronteerd - samen, met vasthoudendheid en veel hard werken, en een beetje vindingrijkheid."

Een stukje geschiedenis

Terwijl Ingenuity de eerste aangedreven, gecontroleerde vlucht op een andere planeet, de eerste aangedreven, gecontroleerde vlucht op aarde vond plaats op 17 december, 1903, op de winderige duinen van Kill Devil Hill, in de buurt van Kitty Hawk, Noord Carolina. Orville en Wright legden tijdens de eerste vlucht 120 voet af in 12 seconden. De gebroeders Wright maakten die dag vier vluchten, elk langer dan de vorige.

Een kleine hoeveelheid van het materiaal dat een van de vleugels van het vliegtuig van de gebroeders Wright bedekte, bekend als de Flyer, tijdens de eerste vlucht is nu aan boord van Ingenuity. Een isolerende tape werd gebruikt om het kleine stukje stof rond een kabel onder het zonnepaneel van de helikopter te wikkelen. De Wrights gebruikten hetzelfde type materiaal - een ongebleekte mousseline genaamd "Pride of the West" - om hun zweefvliegtuig en vliegtuigvleugels vanaf 1901 te bedekken. De Apollo 11-bemanning vloog een ander stuk van het materiaal, samen met een kleine houtsplinter uit de Wright Flyer, naar de maan en terug tijdens hun iconische missie in juli 1969.