Ingenuity (marsovská helikoptéra)

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na navigaci Skočit na vyhledávání
Ingenuity
PIA22460-Mars2020Mission-Helicopter-20180525.jpg
Logo
Provozovatel NASA
Výrobce Jet Propulsion Laboratory
Program Mars 2020
Hmotnost 1,8 kg
Výška 0,8 m
Teleskop
Průměr 1,2 m
Přístroje
Nese přístroje inerciální měřící jednotka, lidar a NavCam
Oficiální web Oficiální web
Některá data mohou pocházet z datové položky.
vrtulník Ingenuity

Ingenuity je malý plně autonomní vrtulník, který byl v rámci mise Mars 2020 dopraven na planetu Mars. Vyrobila jej společnost Jet Propulsion Laboratory.[1] Jde o první létající stroj, který bude létat na jiné planetě, než je Země. Dron byl zkonstruován tak, aby byl co nejlehčí a zároveň výkonný. Problémem bylo zkonstruovat zařízení, které bude moct létat ve 100x řidší atmosféře, než je ta zemská. [2]Ingenuity pohání dva protiběžné dvoulisté rotory s lopatkami z uhlíkových vláken. Délka rotorů je 1,2 metru, provozní otáčky 2400 ot/min. Výkon motoru je 350 W. Je napájený systémem šesti lithium-iontových baterií. Ty se budou denně dobíjet solárními články na povrchu listů rotorů, částečně se bude nabíjet i z vozítka Perseverance. Je vysoký 49 centimetrů. Vrtulník je až do startu skrytý v trupu vozítka Perseverance, a až ve chvíli startu je vypuštěn na povrch. 22. února 2021 NASA oznámila, že helikoptéra přežila přistání.[3]

Plánovaný první let by měl proběhnout asi 60 dní po přistání vozítka, tedy v dubnu 2021. Vozítko na sobě má speciální komunikační zařízení, ale data z vrtulníku jsou zpracovávána stejně jako data z ostatních vědeckých přístrojů. Helikoptéra je určená pro 2-3 minuty provozu denně. Pro lety bylo vyhrazeno okno 30 dní,[4] při němž by se mělo zvládnout 5 letů.[5]

Technologie[editovat | editovat zdroj]

Většina technologií, které jsou použity na vrtulníku jsou volně dostupné a volně se prodávají. Software nebyl vytvořen speciálně na míru vrtulníku, protože vše běží na operačním systému Linux.[6] Tím se Mars stal druhou planetou Sluneční soustavy, kde má Linux větší zastoupení než Windows.[7] Řídící a stabilizační systém byl vyvinut pro minisatelity CubeSats.

Vrtulník je naplňený CO2, čímž by měl vrtulník snáze odolávat mrazu.

Hardware je však z většiny z veřejně dostupných produktů - například procesorová deska je tvořena 28 nanometrovým procesorem Snapdragon 801 z roku 2014. Tento procesor se používá v mobilních telefonech, ale i přes to má výpočetní systém vrtulníku vyšší výkon než vozítko Perseverance.[5] Naváděcí smyčky běží na frekvenci 500 Hz, snímky jsou pak pořizovány kamerou o frekvenci 30 Hz. Vrtulník má laserový výškoměr od společnosti SparkFun, který je umístěn na spodu vrtulníku. Vrtulník má také sklonoměr, který se stará o hladký průběh startu. Dalšími zařízeními jsou gyroskopy a akcelerometry jsou součástí komplexního systému SoC. Vrtulník snímkuje povrch díky 13 megapixelovému barevnému fotoaparátu.[7][8][9]

Vypuštění vrtulníku a průběh letu[editovat | editovat zdroj]

Samotný proces se skládá ze dvou částí:

Vypuštění vrtulníku a oddělení od vozítka

  1. Vrtulník je oddělen od vozítka a postaven na povrch.
  2. Vozítko poodjede do dostatečné vzdálenosti.

Let vrtulníku v atmosféře

  1. Vrtulník vzletí - dosáhne plánované letové výšky a poté bude pokračovat po trase mise.
  2. Vrtulník poletí automoaticky po naplánované trase.
  3. Orientace je zajišťována díky přesné analýze kamenů, které byly pozemní kontrolou označeny jako kontorlní.
  4. Vrtulník přistane na vytipovaném místě, které bylo zhodnoceno jako bezpečné.
Malý vrtulník Ingenuity se dvěma vrtulemi na povrchu Marsu.
Ingenuity - umělecká ilustrace na povrchu Marsu.
Vpravo člověk v bílém oblečení, lze vidět dvě čočky.
Pohled ze spodu, lze vidět kameru a další zařízení vrtulníku.

Harmonogram letů[editovat | editovat zdroj]

Malý vrtulník Ingenuity na Zemi, v pozadí rover Persevernance s mnoha přistoji.
Helikoptéra Ingenuity, v pozadí rover Persevernace.

Tým Ingenuity dostal 30 dní na provedení všech pokusů, poté bude muset Persevernace pokračovat ve své hlavní misi. Plán je 2 - 3 minuty letu denně, ale letů by mělo být provedeno pouze pět. Tým však připouští i více letů, než je plánováno. Pvní tři lety jsou dle vědců minimum nutné pro otestování všech technologií, vše poté je bonus a byly by testovány jiné, například nebezpečné, věci.[9]

Vývoj[editovat | editovat zdroj]

Popis helikoptéry Ineguity.

Vývoj vrtulníku začal v roce 2013 v laboratořích JPL. Během šesti let výzkumu, který byl zakončen úspěšným testem v atmosféře podobné té marsovské, ukázali odborníci, že lze udělat stroj tak lehký a zároveň výkonný, že dokáže udělat dostatečný vztlak v atmosféře Marsu.[10]

V roce 2013 byly vytvořeny první prototypy vrtulí, které by dodaly dostatečný vztlak.

V březnu 2014 proběhl první test 1. generace rotorů vrtulníku.

V prosinci 2014 letoun udělal první nekontrolovaný let (takzavný skok).

V roce 2015 proběhl první kontrolovaný let, ovšem ne v marsovské atmosféře.

Testování na Zemi[editovat | editovat zdroj]

Vzhledem k tomu, že rekord vrtulníku v zemské atmosféře je 12,2 km a tlak v marsovské atmosféře v letové výšce Ingenuity odpovídá 30,5 km nad povrchem v zemské atmosféře.[11] Testování vrtulníku tedy probíhalo ve speciální komoře s řidčím vzduchem, přičemž vrulník byl na laně, což má simulovat menší gravitaci.[12]

Cíle[editovat | editovat zdroj]

Cílem mise je demonstrovat technologický pokrok a zároveň otestovat technologie, které by byly nutné pro případné cestování lidí nebo strojů po Marsu. Do budoucna by měl obdobný vrtulník mít dolet i přes 600 metrů. Vrtulník také bude zkoumat místa, která jsou pro vozítko nedostupná pro náročný terén. Minimum letů, které musí vrtulník absolvovat, je pět.[9]

Místo působení[editovat | editovat zdroj]

Vrtulník Ingenuity bude létat v kráteru Jezero, stejně jako vozítko Perseverance. Vzhldem k tomu, že teplota v kráteru klesá v noci až na -90 °C bude velké množství energie vyloženo na ohřev, proto dosah ani dolet vrtulníku není přiliš velký.[13] Vrtulník se bude sozustředit na zkoumání okolí vozítka a teké jeho následné cesty. Tým na Zemi vytvořil přesné plány letů.

Název[editovat | editovat zdroj]

Název Ingenuity byl navržen studentkou střední školy v Alabamě. Původně mělo tento název nést vozítko, které však nakonec bylo pojmenováno Perseverance. Tým NASA a JPL, který však za název zodpovídal, však rozhodl, že se název Ingenuity (česky vynalézavost) se hodí na velice odvážný koncept vrtulníku.[14][13][10]

Technické specifikace[editovat | editovat zdroj]

  • Hmotnost: 1,8 kg na Zemi[15]
  • Výška: 49 cm[15]
  • Dolet: 300 metrů
  • Výška letu (dostup): 3–5 metrů
  • Maximální doba letu: 90 sekund
  • Maximální rychlost horizontální: 10 m/s (36 km/h)
  • Maximální rychlost svislá: 3 m/s (10,8 km/h)
  • Maximální dosah rádiového spojení vrtulníku: 1000 m[16]
  • Velikost turpu: 14 cm x 14 cm x 14 cm[16]
  • Výkon: cca. 350 W[17]

Refernce[editovat | editovat zdroj]

  1. KONIG, Witold J. F. Generation of Mars Helicopter Rotor Model for Comprehensive Analyses [online]. [cit. 2021-02-24]. Dostupné online. 
  2. MARS.NASA.GOV. Mars Helicopter. mars.nasa.gov [online]. [cit. 2021-02-19]. Dostupné online. (anglicky) 
  3. FEBRUARY 2021, Chelsea Gohd 18. NASA is about to land a helicopter on Mars for the first time. Space.com [online]. [cit. 2021-02-26]. Dostupné online. (anglicky) 
  4. JPL: Oficiální prezentace na Youtube (NASA’s Ingenuity Mars Helicopter: Attempting the First Powered Flight on Mars); [1]
  5. a b Full Page Reload. IEEE Spectrum: Technology, Engineering, and Science News [online]. [cit. 2021-02-26]. Dostupné online. (anglicky) 
  6. STEPHEN, Bijan. Linux has made it to Mars. The Verge [online]. 2021-02-19 [cit. 2021-02-26]. Dostupné online. (anglicky) 
  7. a b JEŽEK, David. Vrtulníček Ingenuity na Marsu pohání Linux, dláždí cestu jako kdysi Pathfinder. Root.cz [online]. [cit. 2021-02-26]. Dostupné online. (česky) 
  8. CNN, Ashley Strickland. Ingenuity helicopter phones home from Mars. CNN [online]. [cit. 2021-02-23]. Dostupné online. 
  9. a b c Full Page Reload. IEEE Spectrum: Technology, Engineering, and Science News [online]. [cit. 2021-02-23]. Dostupné online. (anglicky) 
  10. a b GREICIUS, Tony. 6 Things to Know About NASA's Ingenuity Mars Helicopter. NASA [online]. 2020-07-14 [cit. 2021-02-23]. Dostupné online. 
  11. GRUSH, Loren. NASA is sending a helicopter to Mars to get a bird’s-eye view of the planet. The Verge [online]. 2018-05-11 [cit. 2021-02-26]. Dostupné online. (anglicky) 
  12. Veitasium - YouTube - První let na jiné planetě! (překlad); [2]
  13. a b Everything to know about NASA's Mars Ingenuity helicopter — the first to fly on another planet. www.cbsnews.com [online]. [cit. 2021-02-23]. Dostupné online. (anglicky) 
  14. NASA's Mars 2020 helicopter is named 'Ingenuity' by Alabama high school teen - Sports News , Firstpost. Firstpost [online]. 2020-05-01 [cit. 2021-02-26]. Dostupné online. 
  15. a b NASA's Ingenuity Mars Helicopter. American Scientist [online]. 2020-10-07 [cit. 2021-02-26]. Dostupné online. (anglicky) 
  16. a b Keck - Mars Helicopter Scout; přednáška na Youtube - MiMi Aung (https://www.youtube.com/watch?v=w3y7iJEe7uM&feature=emb_logo)
  17. KLOTZ, Irene. NASA’s Ingenuity—the First Ever Off-World Helicopter—Is Set for a ‘Wright Brothers Moment’ on Mars. Scientific American [online]. [cit. 2021-02-26]. Dostupné online. (anglicky) 

Související články[editovat | editovat zdroj]

Externí odkazy[editovat | editovat zdroj]