Dicembre 1, 2021

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La NASA pianifica il suo primo volo di prova in elicottero su Marte per lunedì – Spaceflight Now

Una telecamera del Mastcam-Z di Perseverance ha catturato questa foto di un elicottero Ingenuity il 9 aprile. Credito: NASA / JPL-Caltech / ASU

Dopo un po ‘di risoluzione dei problemi a lunga distanza, lunedì l’elicottero Ingenuity Mars della NASA tenterà il suo primo volo in un altro mondo in una dimostrazione che potrebbe aprire le porte a una nuova era di scouting aereo interplanetario.

Gli ingegneri del Jet Propulsion Laboratory della NASA in California hanno inviato i comandi per il volo di prova Ingenuity domenica, aprendo la strada al decollo con un breve salto su e giù alle 3:31 EDT (0731 GMT) di lunedì.

Le squadre di terra impiegheranno circa tre ore per ricevere i dati che confermano il risultato del volo. I segnali rimbalzeranno dall’elicottero al rover persistente, che ha lanciato il drone sulla superficie di Marte il 3 aprile, e poi a un orbiter che vola sopra la testa per trasmettere dati alla Terra.

La NASA TV trasmetterà la copertura in diretta dal JPL Operations Center a partire dalle 6:15 EDT (1015 GMT) lunedì mentre i funzionari attendono i dati sui risultati del salto di Ingenuity. Una volta che i dati iniziano a fluire, gli ingegneri analizzeranno i segnali per la firma di allarme che l’elicottero ha raccolto ed è atterrato con successo.

Quindi, le immagini inizierebbero a rifluire sulla Terra dalle telecamere a bordo e le telecamere del Tenacity Wagon monitorano il volo da una distanza di circa 200 piedi (60 metri).

I funzionari della NASA si aspettano che il volo completamente automatizzato di lunedì richiederà circa 40 secondi mentre il drone decolla a circa 10 piedi (3 metri), si libra momentaneamente lì, quindi si gira per segnalare una direzione diversa prima di atterrare di nuovo su quattro carbonio. Gambe in fibra.

Le prime immagini dalla telecamera di navigazione in bianco e nero dell’elicottero potrebbero tornare sulla Terra poco dopo il volo di prova di lunedì. Quindi il veicolo andrà a dormire e ricaricherà le sue batterie prima di inviare le immagini a colori.

Nel frattempo, la telecamera di ingrandimento ad alta risoluzione sull’albero del rover Perseverance tenterà di catturare immagini fisse e video dell’elicottero.

“Siamo davvero entusiasti”, ha affermato Tim Canham, Responsabile delle operazioni di Ingenuity presso JPL. “Potrebbe essere una giornata fantastica. Siamo tutti nervosi, ma abbiamo fiducia nel lavoro e nel tempo, e abbiamo le persone giuste per fare il lavoro”.

Se il primo volo avrà lo stesso successo sperato dalla NASA, Ingenuity potrebbe volare altre quattro volte nelle settimane successive, tentando scorci più audaci del volo prima di terminare la campagna di volo di prova il mese prossimo. Quindi la NASA vuole liberare la perseveranza per continuare la sua missione scientifica primaria di trovare e raccogliere campioni di rocce di Marte per un eventuale ritorno sulla Terra.

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Lori Glaze, capo del Dipartimento di Scienze Planetarie della NASA, ha descritto l’Innovation Helicopter come un esperimento “ad alto rischio e ad alto rendimento” che potrebbe aprire la strada a futuri veicoli aerei per esplorare Marte e altri pianeti.

La massa dell’elicottero Ingenuity da 80 milioni di dollari è di soli 1,8 chilogrammi. Pesa 4 libbre sulla Terra, o 1,5 libbre in gravità marziana, ma le sue lame leggere dovrebbero generare una forza di portanza atmosferica inferiore all’1% della densità della Terra a livello del mare.

Bobby Brown, direttore della scienza planetaria presso il Jet Propulsion Laboratory, ha detto che l’elicottero e il suo team di supporto sulla Terra avrebbero cercato di produrre il “momento dei fratelli Wright” in un altro mondo.

In riconoscimento del volo di Ingenuity come un altro volantino, la NASA ha installato un pezzo di stoffa delle dimensioni di un affrancatura dal primo aereo dei fratelli Wright, noto come Flyer, su un elicottero di Marte. Un panno copriva una delle ali dell’aereo durante il suo volo inaugurale a Kitty Hawk, nella Carolina del Nord, il 17 dicembre 1903.

Un altro pezzo di stoffa e un pezzo di legna da ardere del Wright Flyer volarono sulla luna durante la missione Apollo 11 nel 1969. Mentre i fratelli Wright usavano tessuto e legno per i loro aeroplani, la creatività è fatta di pelle in fibra di carbonio e “metalli esotici, “Ha detto Bob Palram, ingegnere capo di Ingenuity al Jet Propulsion Laboratory.

Thomas Zurbuchen, capo della scienza alla NASA, ha descritto il primo tentativo di volo di Ingenuity come “un momento storico con analoghi nel 1903, in cui il controllo del volo è stato effettuato su un pianeta diverso”.

Da quando la perseveranza ha schierato l’elicottero Ingenuity dalla pancia all’inizio di questo mese, l’elicottero ha dimostrato di poter ricaricare le sue batterie usando i pannelli solari e di stare al caldo in una fredda notte di Marte. I team di terra hanno anche inviato ordini per sbloccare le pale del rotore, che si estendono per circa 4 piedi (1,2 metri) da un’estremità all’altra, per un test di rotazione a bassa velocità di 50 giri / min.

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Ma c’è stato un problema che ha causato l’accorciamento della sequenza di avvio del rotore del drone sulla superficie di Marte durante il tentativo di orbitare ad alta velocità il 9 aprile. Il test di rotazione rapida delle pale anti-rotazione Ingenuity avrebbe dovuto essere l’ultima uscita prima che i funzionari si spostassero al primo volo in elicottero. Quindi è previsto per l’11 aprile.

La sequenza di comandi per il test di rotazione ad alta velocità si è conclusa presto quando l’elicottero stava cercando di commutare il computer di volo dalla modalità “pre-volo” alla modalità “volo”, secondo la NASA. Un sistema di controllo del timer progettato per sorvegliare la catena di comando prima del completamento del test di rotazione è scaduto, con conseguente interruzione prematura del test di rotazione dell’elicottero.

I team del JPL hanno ideato due tattiche per risolvere il problema della sequenza di comandi. Un approccio prevede la modifica della sequenza di comando per “cambiare i tempi” della transizione dell’elicottero dalla modalità pre-volo alla modalità di volo, secondo MiMi Aung, Project Manager di Ingenuity.

Un’altra soluzione è che il movimento sia disabilitato e ritarderà il primo volo dell’elicottero. Questa opzione è reinstallare il software modificato nel computer di volo Ingenuity, sostituendo il codice che funzionava perfettamente per l’elicottero per quasi due anni, ha scritto Ong in un post sul sito web della NASA.

L’esperienza di volo con la sequenza di comando modificata è più facile e venerdì ha superato con successo un test di rotazione ad alta velocità dei rotori dell’elicottero a quasi 2.500 giri / min. Il test ha mostrato che la soluzione consentirebbe all’elicottero di passare alla modalità di volo e di decollare nell’85% dei tentativi

“Sappiamo anche che se il primo tentativo di lunedì non funziona, possiamo provare di nuovo questi comandi, con buone possibilità che i tentativi successivi nei giorni successivi abbiano esito positivo anche se il primo tentativo non funziona”, ha scritto Ong. “Per questi motivi, abbiamo scelto di seguire questa strada”.

La sonda Marte della NASA ha scattato un selfie con l’elicottero Ingenuity, visto qui a 13 piedi (3,9 metri) dal rover in questa foto del 6 aprile del WATSON (sensore topografico grandangolare per operazioni ed eNgineering) su SHERLOC (survey Abitabile (ambienti con Raman e Luminescence for Organics and Chemicals), situato all’estremità del lungo braccio robotico del rover. Il ritratto dell’auto-perseveranza con creatività consiste di 62 immagini individuali che vengono unite insieme una volta inviate sulla Terra. Credito: NASA / JPL-Caltech / MSSS

Nel frattempo, i team sul campo continuano a perseguire un’opzione di backup per aggiornare il software Ingenuity. Il nuovo software è già stato collegato al rover Perseverance, che può trasmettere il codice a Ingenuity tramite un collegamento di comunicazione radio Rover-elicottero, se necessario.

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“Se il nostro approccio iniziale al volo non funziona”, ha scritto Ong, “il rover invierà il nuovo software di controllo del volo all’elicottero”. “Avremo quindi bisogno di diversi giorni aggiuntivi di preparazione per caricare e testare il nuovo software su Ingenuity, ripetere il test del rotore in questa nuova configurazione e riciclare per il primo tentativo di volo”.

Ong ha paragonato il tentativo di volo di prova al lancio di un missile.

“Stiamo facendo tutto il possibile per farlo funzionare, ma sappiamo anche che potremmo dover ripulire e riprovare”, ha scritto. “Nell’ingegneria c’è sempre l’incertezza, ma questo è ciò che rende il lavoro sulla tecnologia avanzata così eccitante e vantaggioso. Dobbiamo innovare costantemente e sviluppare soluzioni per nuove sfide. E provare cose che solo altri hanno sognato”.

Ong ha scritto: “La creatività è un’esperienza tecnologica”. “In quanto tale, il nostro piano è quello di anticipare le circostanze e imparare facendo. Ci assumiamo rischi che altre missioni non possono prendere e valutiamo attentamente ogni passo”.

Se tutto funzionasse, le palette in fibra di carbonio girerebbero circa 40 volte al secondo per sollevare l’elicottero Ingenuity da terra. Le stesse pale del rotore hanno una massa di soli 35 guadagni, o poco più di un grammo di peso, e dovrebbero ruotare più velocemente delle pale dell’elicottero a terra.

“Un elicottero vola generando portanza”, ha detto Ong. “Sulla Terra, questo viene fatto spingendo l’aria, quindi le lame spingono l’aria e viene generato un ascensore. Su Marte, dove la densità dell’atmosfera è molto debole – circa l’1% rispetto a qui – ci sono meno particelle che fondamentalmente devono essere Ciò significa che deve essere “Dobbiamo compensare … dobbiamo ruotare molto più velocemente di quanto facciamo a terra”.

Il peso estremamente leggero dell’elicottero, combinato con algoritmi di controllo velocissimi per regolare il volo dell’aereo 500 volte al secondo, richiede materiali avanzati e capacità di calcolo.

“Non siamo stati in grado di farlo in 15 o 20 anni”, ha detto Ong.

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