Изобретательность (вертолет) - Ingenuity (helicopter)
| Изобретательность | |
|---|---|
| Часть Марса 2020 | |
.png) | |
| Тип | БПЛА вертолет |
| Производитель | Лаборатория реактивного движения |
| Технические детали | |
| Размеры | |
| Диаметр | Роторы: 1,2 м (4 фута) |
| Высота | 0,49 м (1 фут 7 дюймов) |
| Посадочная масса | |
| Мощность | 350 Вт |
| История полетов | |
| Дата запуска | 30 июля 2020, 11:50:00 UTC |
| Запустить сайт | Мыс Канаверал , SLC-41 |
| Дата посадки | 18 февраля 2021 г., 20:55 UTC |
| Посадочная площадка |
18 ° 26′41 ″ с.ш. 77 ° 27′03 ″ в.д. / 18.4447 ° N 77.4508 ° E , кратер Езеро |
| Инструменты | |
 Знаки отличия вертолета Марса Лаборатории реактивного движения | |
Изобретательность , по прозвищу Джинни , это роботизированная вертолетная , который планируется использовать для тестирования технологии для скаутских целей представляющих интерес на Марсе , и помочь спланировать лучший маршрут вождения для будущих марсоходов . Небольшой беспилотный вертолет планируется развернуть примерно через 60 дней после приземления марсохода Perseverance 18 февраля 2021 года в рамках миссии NASA Mars 2020 .
Планируется, что он совершит первый полет на любой планете за пределами Земли , и ожидается, что он будет совершать полеты до пяти раз в течение 30-дневной испытательной кампании в начале миссии марсохода, поскольку это в первую очередь демонстрация технологий. Планируется, что каждый полет будет выполняться на высоте от 3 до 5 м (10–16 футов) над землей. За 90 секунд на полет он может пролететь до 50 м (160 футов) вниз по дальности, а затем вернуться в стартовую зону. Он может использовать автономное управление во время своих коротких полетов, хотя полеты будут телероботически планироваться и записываться диспетчерами в Лаборатории реактивного движения . Он будет связываться с марсоходом Perseverance сразу после каждой посадки. Если все будет работать так, как ожидалось, НАСА могло бы развить проект будущих воздушных миссий на Марс.
МиМи Аунг - руководитель проекта. Среди других участников - AeroVironment Inc., Исследовательский центр НАСА Эймса и Исследовательский центр НАСА в Лэнгли .
Дизайн
| Скорость ротора | 2400 об / мин |
| Скорость конца лезвия | <0,7 Маха |
| Время работы | От 1 до 5 перелетов в пределах 30 солей |
| Время полета | До 90 секунд на полет |
| Максимальная дальность полета | 50 м (160 футов) |
| Максимальная дальность, радио | 1000 м (3300 футов) |
| Максимальная высота | 5 м (16 футов) |
| Максимальная скорость | |
| Емкость батареи | 35–40 Вт · ч (130–140 кДж) |
Компания Ingenuity призвана продемонстрировать технологии JPL, чтобы оценить, может ли эта технология безопасно летать, и предоставить более качественное картографирование и рекомендации, которые дадут будущим диспетчерам больше информации, чтобы помочь в планировании маршрутов путешествий и предотвращении опасностей, а также в определении достопримечательностей. для марсохода. Вертолет предназначен для получения изображений с высоты птичьего полета с разрешением, примерно в десять раз превышающим разрешение орбитальных изображений, и будет обеспечивать изображения объектов, которые могут быть скрыты от камер марсохода Perseverance. Ожидается, что такая разведка может позволить будущим марсоходам безопасно уезжать в три раза дальше за один сол .
В вертолете используются коаксиальные винты встречного вращения диаметром около 1,2 м (4 фута). Его полезная нагрузка представляет собой направленную вниз камеру с высоким разрешением для навигации, посадки и научных исследований местности, а также систему связи для передачи данных на марсоход Perseverance . Хотя это самолет, он был сконструирован в соответствии со спецификациями космического корабля, чтобы выдерживать перегрузки и вибрацию во время запуска. Он также включает радиационно-стойкие системы, способные работать в холодных условиях Марса. Непостоянное магнитное поле Марса не позволяет использовать компас для навигации, поэтому он использует камеру солнечного слежения, интегрированную в визуально- инерциальную навигационную систему JPL . Некоторые дополнительные входы включают гироскопы , визуальную одометрию , датчики наклона , высотомер и датчики опасности. Он был разработан для использования солнечных панелей для подзарядки своих батарей, которые представляют собой шесть литий-ионных элементов Sony с энергетической емкостью 35–40 Втч (130–140 кДж) (номинальная емкость 2 Ач ).
В вертолете используется процессор Qualcomm Snapdragon 801 с операционной системой Linux . Помимо других функций, он управляет алгоритмом визуальной навигации с помощью оценки скорости, полученной по объектам, отслеживаемым камерой. Процессор Qualcomm подключен к двум микроконтроллерам управления полетом (MCU) для выполнения необходимых функций управления полетом . Он также оснащен IMU и лазерным высотомером Garmin LIDAR Lite v3 . Связь с марсоходом осуществляется по радиоканалу с использованием протоколов связи Zigbee с низким энергопотреблением , реализованных с помощью наборов микросхем SiFlex 02 900 МГц, установленных как на марсоходе, так и на вертолете. Система связи предназначена для передачи данных со скоростью 250 кбит / с на расстояние до 1000 м (3300 футов).
Вертолет прикреплен к нижней части марсохода Perseverance , который приземлился 18 февраля 2021 года, и должен быть выпущен на поверхность примерно через 60 дней после приземления. Затем, как ожидается, марсоход отъедет примерно на 100 м (330 футов) перед началом полетов Ingenuity .
Тестирование
В 2019 году предварительные разработки Ingenuity были испытаны на Земле в смоделированных атмосферных и гравитационных условиях Марса. Для летных испытаний , большая вакуумная камера была использована для имитации очень низкое атмосферного давления Марса - заполненный диоксидом углерода до приблизительно 0,60% (около 1 / 160 ) стандартного атмосферного давления на уровне моря на Земле - что примерно эквивалентно вертолет, летящий на высоте 34 000 м (112 000 футов) в атмосфере Земли . Чтобы смоделировать сильно уменьшенное гравитационное поле Марса (38% земного), 62% силы тяжести Земли было компенсировано линией, тянущей вверх во время летных испытаний.
Будущая итерация дизайна марсохода
Изобретательность демонстратор технологой могла бы послужить основу , на которой более способные самолеты могли быть разработаны для воздушной разведки Марса и других планеты целей с атмосферой. Новое поколение винтокрылых аппаратов может иметь вес от 5 до 15 кг (от 11 до 33 фунтов) с полезной нагрузкой от 0,5 до 1,5 кг (1,1 и 3,3 фунта). Эти потенциальные самолеты могут иметь прямую связь с орбитальным аппаратом и могут или не могут продолжать работать с приземлившимся активом. Вертолеты будущего могут быть использованы для исследования особых регионов с открытым водяным льдом или рассолами, где потенциально может выжить земная микробная жизнь. Марсианские вертолеты также могут быть рассмотрены для быстрого извлечения небольших тайников с образцами обратно на марсианский восходящий аппарат для возвращения на Землю, например тот, который будет запущен в 2026 году.
Разработка
Лаборатория реактивного движения НАСА и компания AeroVironment опубликовали в 2014 году концептуальный проект вертолета-разведчика, который будет сопровождать марсоход. К середине 2016 года для продолжения разработки вертолета требовалось 15 миллионов долларов США. К декабрю 2017 года инженерные модели корабля были испытаны в смоделированной марсианской атмосфере, и модели проходили испытания в Арктике , но его включение в миссию еще не было одобрено и не профинансировано. В федеральном бюджете США , объявленном в марте 2018 года, было предусмотрено 23 миллиона долларов на вертолет на один год, а 11 мая 2018 года было объявлено, что вертолет может быть разработан и испытан вовремя для включения в миссию Марс 2020 . Вертолет прошел обширные испытания динамики полета и условий окружающей среды, а затем был установлен на нижней части марсохода Perseverance в августе 2019 года. Его масса составляет чуть менее 1,8 кг (4,0 фунта), и в JPL заявили, что его планируемый срок службы составляет. 5 полетов на Марс. Название вертолета дал Ваниза Руппани, ученик 11-го класса средней школы округа Таскалуса в Нортпорте, штат Алабама , который представил эссе на конкурс НАСА «Назови вездеход». НАСА инвестировало около 80 миллионов долларов США в создание Mars Helicopter Ingenuity и около 5 миллионов долларов США в эксплуатацию вертолета.
Интерактивная карта изображения в глобальной топографии Марса , перекрывается с местом Марса спускаемых и вездеходов . Наведите указатель мыши на изображение, чтобы увидеть названия более 60 известных географических объектов, и щелкните, чтобы связать их. Цвет базовой карты указывает относительные высоты на основе данных лазерного высотомера Mars Orbiter Laser Global Surveyor NASA . Белые и коричневые цвета указывают на самые высокие высоты ( От +12 до +8 км ); затем следуют розовые и красные ( От +8 до +3 км ); желтый это 0 км ; зеленые и синие - более низкие высоты (до −8 км ). Оси - широта и долгота ; Отмечены полярные регионы . 
Смотрите также
- ARES - предложение по созданию роботизированного самолета на Марс, 2008 г.
- Атмосфера Марса
- Стрекоза - миссия роботизированного винтокрылого аппарата к Титану , спутнику Сатурна , запуск в 2027 году.
- Sky-Sailor - предложение 2004 года о роботизированном летательном аппарате на Марс
Рекомендации
внешняя ссылка
- Веб-страница NASA Mars Helicopter
- Демонстратор вертолетных технологий Mars . (PDF) - Основные конструктивные особенности прототипа дрона.
- Официальный сайт Mars 2020