Sciencemag.cz
Doporučujeme
Jestli se 18. února letošního roku podaří americkému vozítku Perseverance přistát na Marsu, dopraví sem i malého spolucestujícího – marsovskou helikoptéru pojmenovanou Ingenuity. Tento stroj váží na Zemi pouze 1,8 kilogramu a jeho vývoj začal před šesti lety jako projekt, který neměl moc šancí na realizaci. Inženýři z jihokalifornské Jet Propulsion Laboratory věděli, že je teoreticky možné létat v řídké atmosféře Marsu, ale nikdo si nebyl jistý, zda dokáží postavit stroj dost silný na to, aby mohl vzlétnout, komunikovat a celkově autonomně fungovat vzhledem k drsným omezením spojeným s jeho hmotností. Tým proto zkusil marsovské podmínky napodobit na Zemi. Když už bylo jasné, že se tyto úkoly dají splnit, zbývá už pouze vyzkoušet Ingenuity ve skutečném prostředí na Marsu.
„Náš tým kolem projektu Mars helicopter udělal věci, které nedělal nikdo před ním. Nikdo si tedy na začátku nemohl být jistý, že to půjde udělat,“ vzpomíná MiMi Aung, projektová manažerka Ingenuity z JPL a dodává: „Při vývoji jsme čelili několika výzvám, ale nic nás nezastavilo. Jsme nadšeni, že jsme tak blízko k tomu, aby Ingenuity na Marsu ukázala, co všechno umí.“ Dnes už víme, že vrtulník přečkal hluk a vibrace při startu na Atlasu V 30. července 2020 a všechny jeho palubní systémy prošly důkladnými zkouškami. Nyní tedy nezbývá než čekat, až se 18. února společně s roverem Perseveance zanoří do atmosféry Marsu. Nečekejme však, že k prvnímu letu dojde během prvního měsíce od přistání. Inženýři zodpovědní za rover i vrtulník musí mít jistotu, že jsou jejich stroje připraveny. NASA proto nyní připravila přehled nejdůležitějších věcí, které by měli o tomto projektu znát všichni zájemci.
1. Ingenuity slouží k experimentálním letovým testům
Vrtulník je něco, čemu se říká technologický demonstrátor – úzce zaměřený projekt, který má za úkol poprvé otestovat nové možnosti. Dřívější přelomové technologické demonstrace zahrnovaly například první marsovské vozítko (Sojourner) nebo první CubeSaty, které prolétly kolem Marsu (MarCo). Vrtulník nenese žádné vědecké přístroje a není součástí vědecké mise roveru Perseverance. Jeho úkoly nejsou vědecké, ale čistě inženýrské – prověřit let rotory vybaveného stroje v extrémně řídké atmosféře Marsu, jejíž hustota odpovídá pouze 1 % hustoty pozemské atmosféry. Ingenuity se pokusí až o pět testovacích letů během demonstračního okna, které trvá 30 marsovských (31 pozemských) dní. Jeho snaha tedy ze všeho nejvíce připomíná pionýrské pokusy bratří Wrightů, kteří dosáhli prvního řízeného letu na Zemi.
2. Mars snahy Ingenuity neusnadní
Jelikož je marsovská atmosféra tak řídká, musí být Ingenuity velmi lehká, listy jejích rotorů musí být mnohem větší a také se musí točit výrazně rychleji než kolik by potřeboval vrtulník o hmotnosti Ingenuity v zemské atmosféře. Rudá planeta je známá také svými mrazivými teplotami, které v noci v kráteru Jezero (přistávací oblast roveru Perseverance) klesají až k minus devadesáti stupňům Celsia. Tyto teploty budou skutečnou výzvou pro běžně dostupné díly použité v Ingenuity. Testy provedené na Zemi při očekávaných teplotách ukazují, že by Ingenuity měla fungovat podle očekávání, ale tým to teprve musí ověřit na Marsu. „Dá se říct, že nás Mars nepřivítá červeným kobercem,“ přiznává Tim Canham, provozní vedoucí Ingenuity z JPL a dodává: „Jedním z prvních úkolů, které musí Ingenuity po přistání na Marsu zvládnout, je přečkání první noci.“
3. Ingenuity spoléhá na misi Mars 2020, aby se bezpečně dostala na povrch, ale také aby fungovala
Vrtulník je uložen pod břichem vozítka Perseverance a před kamínky vyvrženými během přistání jej chrání speciální kryt. Rover i s vrtulníkem se v tuto chvíli nachází v ochranném pouzdře, které je chrání během 471 milionů kilometrů dlouhé cesty k Marsu. Palubní systémy pravidelně dobíjejí akumulátory vrtulníku během několikaměsíčního přeletu. Během přistání bude vrtulník stále součástí roveru. Jeho nadzvukový padák, algoritmy pro vyhnutí se rizikovým místům a manévrující sky-crane spustí stroj na povrch. Zatím přitom uspělo pouze asi 50 procent všech pokusů o přistání na Marsu. Jakmile bude nalezeno vhodné místo pro uvolnění vrtulníku, rover odpojí zmíněný kryt, sklopí vrtulník do pozice nohama dolů a jemně jej upustí na povrch. K tomu by mělo dojít během prvních měsíců po přistání. Během aktivace systémů vrtulníku a také při letových testech bude rover pomáhat s obousměrným přenosem dat mezi Ingenuity a Zemí. Vozítko by také mělo pořídit fotografie vrtulníku.
4. Ingenuity je malý, ale chytrý robot
Zpoždění signálu jsou nevyhnutelnou součástí komunikace se sondami v meziplanetárním prostoru. To znamená, že inženýři z JPL nebudou schopni ovládat let Ingenuity na Marsu v reálném čase pomocí joysticku. Skutečnost je taková, že inženýrská data a fotky z každého letu dostanou až když bude daný let už dávno ukončen. Ingenuity se proto musí umět samostatně rozhodovat na základě parametrů, které nastavili inženýři na Zemi. Ingenuity má například programovatelný termostat, který jej bude udržovat v optimální teplotě. Za letu bude Ingenuity analyzovat data ze senzorů a fotky terénu, aby měla jistotu, že udržuje letovou dráhu navrženou řídícím týmem.
5. Pozemní tým chce postupovat krok za krokem
Vzhledem k experimentální podstatě projektu má pozemní tým dlouhý seznam úkolů a milníků, které musí vrtulník splnit, než se na jaře 2021 pokusí o vzlet a přistání. Odborníci budou oslavovat každý milník.
- Přežít přelet k Marsu a přistání na Marsu
- Bezpečně se oddělit z břicha Perseverance na povrch Marsu
- Autonomně se zahřát během mimořádně chladné marsovské noci
- Autonomně se nabít pomocí fotovoltaického panelu nad rotory
- Provést úspěšnou obousměrnou komunikaci s vrtulníkem pomocí subsystému Mars Helicopter Base Station na roveru
- Pokud první experimentální letový test rotorového tělesa na jiné planetě uspěje, pokusí se pozemní operátoři o další letové zkoušky.
6. Pokud Ingenuity uspěje, mohl by příští průzkum Marsu probíhat i ze „vzduchu“
Ingenuity je plánován k demonstraci technologií a vyzkoušení postupů pro historicky první let v atmosféře Marsu. Pokud uspěje, budou se moci tyto technologie a zkušenosti s létajícím vrtulníkem na jiné planetě využít u jiných pokročilých létajících strojů, které se stanou součástí robotických (či pilotovaných) výprav k Marsu. Možné budoucí využití vrtulníků na Rudé planetě obnáší třeba unikátní pohledy, které družice nemohou nabídnout, jelikož jsou příliš vysoko. Naopak fotky z roverů a landerů jsou zase pořízeny z příliš malé výšky. Vrtulníky by se proto daly využít k pořizování fotek s velkým rozlišením a průzkum okolí. Mohly by se také dostat na místa, která jsou kvůli složitému terénu pro běžná vozítka nedostupná. A do budoucna se nedá vyloučit ani využití vrtulníků k transportu nákladu z jednoho místa na druhé.
Přeloženo z:
https://www.nasa.gov/
autor: Dušan Majer
Převzato z Kosmonautix.cz, upraveno
