Categorieën
Het Heelal Mars Ruimtevaart

NASA Ingenuity Mars-helikopter bereidt zich voor op eerste vlucht.

– Martin Knops: een artikel dat gepubliceerd werd op Nasa.gov.

“ NASA mikt niet eerder dan 8 april op de Ingenuity Mars-helikopter om de eerste poging te doen tot een gemotoriseerde, gecontroleerde vlucht van een vliegtuig op een andere planeet. Voordat het draagschroefvliegtuig van 4 pond (1,8 kilogram) zijn eerste vlucht kan maken, moeten zowel hij als zijn team een reeks ontmoedigende mijlpalen behalen. “


Een illustratie van NASA’s Ingenuity Helicopter die op Mars vliegt. 
Credits: NASA / JPL-Caltech. 

De helikopter is nu ontdaan van zijn beschermende koolstofvezelschild en wordt klaargemaakt voor de volgende stappen. 


Vindingrijkheid blijft vastzitten aan de buik van NASA’s Perseverance rover, die landde op 18 februari. Op 21 maart zette de rover het gitaarkokervormige grafietcomposiet puinschild in dat Ingenuity beschermde tijdens de landing. De rover is momenteel onderweg naar het “vliegveld” waar Ingenuity zal proberen te vliegen. Eenmaal ingezet, heeft Ingenuity 30 Martian-dagen, of sols, (31 Earth-dagen) om zijn testvluchtcampagne uit te voeren.

“Toen NASA’s Sojourner-rover in 1997 op Mars landde, bewees het dat rondzwerven over de Rode Planeet mogelijk was en heeft het onze benadering van hoe we Mars verkennen volledig opnieuw gedefinieerd. Evenzo willen we leren over het potentieel van Ingenuity voor de toekomst van wetenschappelijk onderzoek ”, zegt Lori Glaze, directeur van de Planetary Science Division op het hoofdkantoor van NASA. “Ingenuity, toepasselijk genoemd, is een technologiedemonstratie die tot doel heeft de eerste gemotoriseerde vlucht op een andere wereld te zijn en, indien succesvol, onze horizon verder zou kunnen verbreden en de reikwijdte zou 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 de oppervlakte. Overdag op Mars ontvangt het oppervlak van de planeet slechts ongeveer de helft van de hoeveelheid zonne-energie die de aarde overdag bereikt, en de nachttemperaturen kunnen dalen tot minus 130 graden Fahrenheit (minus 90 graden Celsius), wat kan bevriezen en onbeschermde elektrische componenten kunnen doen barsten. .

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

“Elke stap die we hebben gezet sinds deze reis zes jaar geleden begon, was onbekend terrein in de geschiedenis van vliegtuigen”, zegt Bob Balaram, hoofdingenieur van Mars Helicopter bij JPL. “En hoewel het een grote uitdaging zal zijn om naar de oppervlakte te worden ingezet, zal het een nog grotere uitdaging zijn om die eerste nacht alleen op Mars te overleven, zonder dat de rover hem beschermt en van stroom houdt.”

Perseverance Rover laat zijn puinschild vallen: het puinschild, een beschermende laag op de bodem van NASA’s Perseverance-rover, werd vrijgegeven op 21 maart 2021. Het puinschild beschermt de Ingenuity-helikopter van het bureau tijdens de landing; 
Als je het loslaat, kan de helikopter uit de buik van de rover draaien. 
Credits: NASA / JPL-Caltech / 

De helikopter inzetten

Van Zyl Overlook : De locatie waar NASA’s Perseverance-rover Ingenuity’s poging tot gemotoriseerde gecontroleerde vlucht op Mars zal observeren, wordt “Van Zyl Overlook” genoemd. 
Credits: 
NASA / JPL-Caltech.

Voordat Ingenuity zijn eerste vlucht op Mars maakt, moet het zich precies in het midden van zijn vliegveld bevinden – een stuk van 10 bij 10 meter groot Mars-onroerend goed, gekozen vanwege de vlakheid en het gebrek aan obstakels . Zodra de helikopter- en roverteams hebben bevestigd dat Perseverance zich precies bevindt waar ze het willen hebben binnen het vliegveld, begint het uitgebreide proces om de helikopter op het oppervlak van Mars in te zetten. 

“Zoals met alles met de helikopter, is dit type inzet nog nooit eerder gedaan”, zegt Farah Alibay, hoofdintegratie van Mars Helicopter voor de Perseverance-rover. “Als we eenmaal met de implementatie zijn begonnen, is er geen weg meer terug. Alle activiteiten zijn nauw op elkaar afgestemd, onomkeerbaar en afhankelijk van elkaar. Als er zelfs maar een aanwijzing is dat iets niet gaat zoals verwacht, kunnen we 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 grendelbreekapparaat activeren, waardoor een vergrendelingsmechanisme wordt vrijgegeven 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 apparaat voor het doorsnijden van kabels afvuren, waardoor de gemechaniseerde arm die Ingenuity vasthoudt, de helikopter uit zijn horizontale positie kan draaien. Dit is ook wanneer het girovliegtuig twee van zijn vier landingspoten zal uitschuiven.

Tijdens de derde sol van de inzetreeks zal een kleine elektromotor Ingenuity draaien totdat hij vastklikt, waardoor de helikopter volledig verticaal komt te staan. Tijdens de vierde sol zullen de laatste twee landingspoten in positie klikken. Op elk van deze vier sols maakt de Wide Angle Topographic Sensor for Operations and eNgineering (WATSON) imager bevestigingsopnames van Ingenuity terwijl deze zich stapsgewijs ontvouwt in zijn vluchtconfiguratie. In zijn uiteindelijke positie hangt de helikopter ongeveer 13 centimeter boven het oppervlak van Mars. Op dat moment zal slechts een enkele bout en een paar dozijn kleine elektrische contacten de helikopter verbinden met Perseverance. Op de vijfde sol van implementatie zal het team van de laatste gelegenheid gebruik maken om Perseverance als krachtbron te gebruiken en de zes batterijcellen van Ingenuity op te laden.

“Zodra we het snoer met volharding hebben doorgesneden en die laatste 5 centimeter naar de oppervlakte hebben laten vallen, willen we 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 implementatiefase moet het team drie dingen bevestigen: dat de vier poten van Ingenuity stevig op het oppervlak van de Jezero Crater staan, dat de rover inderdaad ongeveer 16 voet (ongeveer 5 meter) heeft gereden. weg, en dat zowel de helikopter als de rover communiceren via hun ingebouwde radio’s. Deze mijlpaal initieert ook de 30-sol-klok waarin alle preflightcontroles en vluchttests moeten plaatsvinden.

NASA’s Mars-helikopter, Ingenuity, zal op 18 februari 2021 aankomen op de Rode Planeet. Zijn missie: de eerste gemotoriseerde vlucht op een andere wereld demonstreren

“Ingenuity is een experimentele technische vluchttest – we willen zien of we naar Mars kunnen vliegen”, zegt 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 de inzet zullen de helikopter- en roverteams de aanstaande vliegtest methodisch benaderen. Als het team een ​​belangrijke preflight-mijlpaal mist of vragen heeft over een belangrijke preflight-mijlpaal, kunnen ze een of meer sols nodig hebben om het probleem beter te begrijpen. Als de helikopter de eerste nacht van de reeksperiode op het oppervlak van Mars overleeft, zal het team de volgende sols besteden aan al het mogelijke doen om een ​​succesvolle vlucht te garanderen, inclusief het wiebelen van de rotorbladen en het verifiëren van de prestaties van de traagheidsmeeteenheid. , evenals het testen van het hele rotorsysteem tijdens een spin-up tot 2537 tpm (terwijl het landingsgestel van Ingenuity stevig op het oppervlak blijft).

De eerste vluchttest op Mars

Rover Point of View of Ingenuity Flight Zone : Deze afbeelding toont de vluchtzone van NASA’s Ingenuity Helicopter vanuit het perspectief van NASA’s Mars 2020 Perseverance rover. 
De vluchtzone is het gebied waarin de helikopter probeert te vliegen. 
Credits: NASA / JPL-Caltech

Zodra het team klaar is om de eerste vlucht uit te voeren, zal Perseverance de laatste vluchtinstructies van JPL-missiecontrollers ontvangen en doorgeven aan Ingenuity. Verschillende factoren zullen de precieze tijd voor de vlucht bepalen, waaronder modellering van lokale windpatronen plus metingen uitgevoerd door de Mars Environmental Dynamics Analyzer (MEDA) aan boord van Perseverance. Vindingrijkheid zal zijn rotoren laten draaien tot 2.537 tpm en, als alle laatste zelfcontroles er goed uitzien, opstijgen. Na het klimmen met een snelheid van ongeveer 3 voet per seconde (1 meter per seconde), zal de helikopter gedurende maximaal 30 seconden op 10 voet (3 meter) boven het oppervlak zweven. Dan zal de Mars-helikopter afdalen en weer neerkomen op het oppervlak van Mars.

Kaart van Ingenuity Helicopter Flight Zone: Deze afbeelding laat zien waar NASA’s Ingenuity Mars Helicopter zijn testvluchten zal maken. 
Helikopteringenieurs hebben de locaties voor de landingsplaats van de rover, het vliegveld en de vluchtzone toegevoegd aan een afbeelding gemaakt met de High Resolution Imaging Experiment (HiRISE) -camera op NASA’s Mars Reconnaissance Orbiter. 
Credits: NASA / JPL-Caltech / Universiteit van Arizona

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

Op de volgende sol kunnen alle resterende technische gegevens die tijdens de vlucht zijn verzameld, evenals enkele zwart-witbeelden met lage resolutie van de eigen navigatiecamera van de helikopter, worden gedownlinkt naar JPL. De derde sol van deze fase, de twee beelden 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 te werken wat de Rode Planeet ons ook te bieden heeft, op precies dezelfde manier als we elke uitdaging waarmee we de afgelopen zes jaar zijn geconfronteerd, samen hebben aangepakt, met vasthoudendheid en veel hard werken, en een beetje vindingrijkheid.”

Een stukje geschiedenis

Terwijl Ingenuity de eerste aangedreven, gecontroleerde vlucht op een andere planeet zal proberen, vond de eerste aangedreven, gecontroleerde vlucht op Aarde plaats op 17 december 1903, op de winderige duinen van Kill Devil Hill, in de buurt van Kitty Hawk, North Carolina. Orville en Wilbur Wright legden 120 voet af in 12 seconden tijdens de eerste vlucht. 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 staal van stof rond een kabel onder het zonnepaneel van de helikopter te wikkelen. De Wrights gebruikten hetzelfde soort materiaal – een ongebleekte mousseline genaamd “Pride of the West” – om hun zweefvliegtuig en vliegtuigvleugels te bedekken vanaf 1901. De Apollo 11-bemanning vloog een ander stuk van het materiaal, samen met een kleine splinter van hout van de Wright Flyer, naar de maan en terug tijdens hun iconische missie in juli 1969.

 

The Wright Brothers: Orville Wright maakt de eerste aangedreven, gecontroleerde vlucht op aarde in Kitty Hawk, North Carolina, op 17 december 1903.
Materiaal dat de vleugel van het vliegtuig bedekte, Flyer 1, werd naar Mars gevlogen aan boord van NASA’s Ingenuity Mars Helicopter, die de eerste aangedreven, gecontroleerde vlucht op een andere planeet zal proberen.
Credit: Library of Congress.

Meer over Vindingrijkheid

De Ingenuity Mars Helicopter werd gebouwd door JPL, dat ook de technologiedemonstratie voor nasa-hoofdkwartier beheert. Het wordt ondersteund door NASA’s Science Mission Directorate, het NASA Aeronautics Research Mission Directorate en het NASA Space Technology Mission Directorate. Nasa’s Ames Research Center en Langley Research Center zorgden voor een aanzienlijke analyse van de vluchtprestaties en technische bijstand.

Op het NASA-hoofdkwartier is Dave Lavery de programmamanager van de Ingenuity Mars Helicopter. Bij JPL is MiMi Aung projectmanager en J. (Bob) Balaram hoofdingenieur.

Breng de opwinding van vindingrijkheid in klaslokalen en huizen via nasa’s Office of STEM Engagement toolkit. Docenten, studenten en gezinnen kunnen de missie volgen door een papieren helikopter te bouwen of een Vindingrijk videospel te coderen.

Voor meer informatie over Vindingrijkheid:

https://go.nasa.gov/ingenuity-press-kit

Geef een reactie

Vul je gegevens in of klik op een icoon om in te loggen.

WordPress.com logo

Je reageert onder je WordPress.com account. Log uit /  Bijwerken )

Google photo

Je reageert onder je Google account. Log uit /  Bijwerken )

Twitter-afbeelding

Je reageert onder je Twitter account. Log uit /  Bijwerken )

Facebook foto

Je reageert onder je Facebook account. Log uit /  Bijwerken )

Verbinden met %s