Šest vecí, ktoré by ste mali vedieť o marťanskom vrtuľníku

  • Marcel Škreka | 24 Február 2021
    Kozmonautika
Umelecká predstava ako rover Perseverance (čiastočne viditeľný vľavo) odchádza od miesta, kde na povrch červenej planéty vyložil Ingenuity. Kredit: NASA/JPL-Caltech
Vrtuľník Ingenuity (vynaliezavosť) je technologický experiment, prvý pokus o riadený let na inej planéte.

Rover Perseverance (vytrvalosť), ktorý 18. februára 2021 pristál na Marse, so sebou vezie malého, ale mocného pasažiera: vrtuľník Ingenuity.

S vrtuľníkom, ktorý na Zemi váži asi 1,8 kg, to pred šiestimi rokmi nevyzeralo ružovo. Inžinieri z Jet Propulsion Laboratory v južnej Kalifornii vedeli, že teoreticky je možné lietať v riedkej atmosfére Marsu, ale nikto si nebol istý, či dokážu pri nízkej požadovanej hmotnosti vyrobiť stroj dostatočne silný na to, aby autonómne lietal a komunikoval.

Pri testoch na Zemi musel tím dokázať, že vrtuľník dokáže lietať v podobnom prostredí, aké je na Marse. Teraz sa tím pripravuje na testovanie Ingenuity v skutočnom prostredí Marsu.

Inžinieri museli ísť na mnoho vecí úplne od začiatku a nikto si nebol istý, či sa im ich zámer podarí dotiahnuť do konca. Stáli pred mnohými výzvami a teraz sú blízko k tomu, aby na Marse demonštrovali, čo Ingenuity skutočne dokáže.

Ingenuity prežila intenzívne vibrácie pri štarte 30. júla 2020 a prešla niekoľkými kontrolami. Spolu s Perseverance zvládol vstup a prelet marťanskou atmosférou. Samotný vrtuľník sa však o svoj prvý let pokúsi o viac ako mesiac po pristátí. Inžinieri pre rover a vrtuľník potrebujú čas, aby sa ubezpečili, že sú oba roboty pripravené.

Kľúčové veci, ktoré treba vedieť o Ingenuity:

1. Ingenuity je letový test.

Marťanský vrtuľník je niečo ako prezentácia technológie, úzko zameraný projekt, ktorý bude prvýkrát overovať nové možnosti techniky. Predchádzajúce prelomové demonštračné technológie zahŕňajú prvý marťanský rover Sojourner a Mars Cube One (MarCO) miniatúrne družice, ktoré preleteli okolo Marsu.

Vrtuľník nenesie vedecké prístroje a nie je súčasťou vedeckej misie Perseverance. Cieľ Ingenuity je inžiniersky: demonštrovať let v extrémne riedkej atmosfére Marsu, ktorá nemá ani 1% hustoty našej zemskej atmosféry.

Ingenuity sa v rámci 30 dňového (31 pozemských dní) demonštračného okna pokúsi o 5 testovacích letov. Jeho priekopnícke ambície sú podobné ako u Flyera bratov Wrightovcov, ktorí ako prví uskutočnili motorom poháňaný riadený let na Zemi.

2. Prvý pokus o riadený let na inej planéte nebude ľahký.

Atmosféra Marsu je veľmi riedka, preto je Ingenuity navrhnutý tak, aby bol čo najľahší. V porovnaní s vrtuľníkom rovnakej hmotnosti na Zemi sa listy rotora otáčajú oveľa rýchlejšie a sú oveľa väčšie.

V oblasti krátera Lake (Jezero), kde rover s vrtuľníkom pristál, klesajú nočné teploty bežne k 180K (-90°C). Takéto teploty posunú pôvodné konštrukčné limity komerčne dostupných dielov. Testy vykonané pri tak nízkych teplotách naznačujú, že Ingenuity by mal fungovať tak, ako bol navrhnutý. Členovia tímu sú však zvedaví, ako dopadne reálny test na Marse.

Jednou z prvých vecí, ktoré muselo Ingenuity urobiť, bolo prežiť svoju prvú noc.

3. Let na Mars a pomoc pri operáciách na povrchu červenej planéty zabezpečí misia Mars 2020 Perseverance.

Ingenuity a kryt, ktorý ho chráni pred úlomkami rozvírenými pri pristávaní, sú umiestnené pod podvozkom roveru Perseverance. Rover aj vrtuľník sú počas 471 miliónov km dlhej cesty na Mars bezpečne umiestnené v zostupovej časti sondy. Batérie Ingenuity sú pravidelne dobíjané energetickým systémom zo sondy Perseverance.

Povrch Marsu dosiahli Perseverance a Ingenuity spolu. Systém pre vstup a zostup atmosférou a pre pristátie roveru bol vybavený nadzvukovým padákom, umelou inteligenciou na samostatné vyhýbanie sa prípadným prekážkam a komponentmi pre manéver so vzdušným žeriavom, ktorého úlohou bolo spustiť rover zo zostupovej časti sondy na povrch planéty.

Len čo sa po pár mesiacoch od pristátia nájde vhodné miesto na vypustenie vrtuľníka, dôjde k odhodeniu pristávacieho krytu, natočeniu vrtuľníka do zvislej polohy a vysadeniu Ingenuity na povrch. Počas uvedenia vrtuľníka do prevádzky a testovacích letov bude rover pomáhať pri komunikácii zo Zeme a späť a zhotovovať obrázky Ingenuity.

4. Na malého robota je Ingenuity inteligentný.

Oneskorenia sú neoddeliteľnou súčasťou komunikácie s kozmickými loďami na medziplanetárne vzdialenosti, čo znamená, že letoví riadiaci pracovníci Ingenuity v JPL nebudú schopní ovládať vrtuľník pomocou joysticku. V skutočnosti si budú môcť pozrieť technické údaje alebo obrázky z každého letu oveľa neskôr po tom, ako sa uskutoční.

Takže Ingenuity sa bude musieť rozhodovať sám na základe parametrov nastavených inžiniermi na Zemi. Napríklad teplotné výkyvy bude zmierňovať programovateľný termostat. Počas letu bude Ingenuity analyzovať údaje zo senzorov a snímky terénu, aby zotrval na letovej dráhe navrhnutej projektantmi.

5. Tím Ingenuity počíta úspechy krok za krokom.

Vzhľadom na experimentálnu povahu Ingenuity má tím dlhý zoznam míľnikov, ktoré musí vrtuľník dosiahnuť, aby mohol na jar 2021 vzlietnuť a pristáť:

- prežitie letu na Mars a pristátie na červenej planéte, (hotovo)
- bezpečné spustenie na povrch zo zostupovej časti sondy, (hotovo)
- autonómne udržiavanie teploty počas chladných marťanských nocí,
- autonómne dobíjanie energie prostredníctvom solárnych panelov umiestnených na vrchnej strane rotorov,
- úspešná obojsmerná komunikácia s vrtuľníkom prostredníctvom subsystému na rovery.

Ak bude prvý testovací let úspešný, budú nasledovať ďalšie.

6. Ak bude Ingenuity úspešný, budúci výskum Marsu by mohol zahrňovať aj  vzdušný rozmer.

Ingenuity má demonštrovať technológie a operácie prvé svojho druhu, ktoré sú potrebné na lietanie v marťanskej atmosfére. V prípade úspechu môžu byť skúsenosti s lietaním pomocou vrtuľníkov na inej planéte využité k vývoju ďalších pokročilejších robotických lietajúcich strojov, ktoré by mohli byť súčasťou budúcich robotických a ľudských misií na Mars. Budúce využitie vrtuľníkov na Marse otvára nové možnosti, ktoré sondy vysoko na obežnej dráhe okolo planéty alebo rovery neumožňujú: obrázky vo vysokom rozlíšení, prieskum pre rovery neprístupného terénu. Budúci vrtuľník by mohol dokonca pomôcť pri prenášaní ľahkého, ale životne dôležitého nákladu z jedného miesta na druhé.