Новая эра космических беспилотников: как Ingenuity изменил процесс изучения Марса
Вертолет Ingenuity уже сделал в несколько раз больше полетов на Марсе, чем было запланировано, но он все еще работает. Рассказываем, в чем секрет такой эффективной работы дрона и что с ним будет.
Как миссия Ingenuity изменилась за время работы на Марсе
JPL опубликовала на сайте Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства США статью с говорящим названием "Цели достигнуты, NASA намерено расширить границы возможного с помощью Ingenuity".
Фактически, в ней Дэйв Лэвери и Мими Аунг, руководители миссии марсианского вертолета, заявили о ее полном успехе.
Изначально планировалось пять тестовых полетов марсолета. При этом ученые говорили, что и на первый успешный полет можно особенно не рассчитывать, поскольку факторов риска очень много. Но после того, как все получилось, причем успешными были сразу три полета кряду, команда проекта решила продлить срок работы Ingenuity.
Не смотря на то, что с четвертым тостом возникли небольшие затруднения, руководители миссии решили, что она проходит успешно. Сейчас руководство проекта планирует разработать план аэрофотосъемки местности, настолько, конечно, насколько этот термин соответствует реалиям Марса и возможностям дрона.
Ingenuity и Perseverance
Что умеет Ingenuity
Аппаратное обеспечение обеспечивает высокую производительность, которая нужна марсолету. Для нормального полета необходима работа контура управления с частотой 500 циклов в секунду, плюс анализ изображения с частотой 30 кадров в секунду.
SoC Snapdragon 801 (четыре ядра, 2.26 GHz, 2 ГБ ОЗУ, 32 ГБ Flash) отвечает за работу базового системного окружения на базе Linux. Именно оно выполняет высокоуровневые операции, включая:
-Визуальную навигацию на основе анализа изображений с камеры,
-Управление данными,
-Обработка команд,
-Формирование телеметрии,
-Поддержание канала беспроводной связи.
В помощью интерфейса UART процессор соединяется с двумя микроконтроллерами. Они отвечают для различных функций управления полета. Кроме того, они же используются для резервирования на случай сбоя, так что информация, которая к ним поступает, дублируется.
Как будут проходить полеты по новому плану
Планируется, что полеты будут выполняться 1-2 раза в месяц, причем без значительного отвлечения ресурсов от основной программы - то есть от исследовательской программы самого ровера.
Задача марсолета сейчас - исследование потенциально интересных для науки объектов, изучение возможных маршрутов следования ровера и составление детальных фоотчетов ландшафта.
Как выбирают места, куда полетит Ingenuity
Выбор участков, над которыми летает Ingenuity, не случаен, но в наименьшей степени зависит от научной ценности получаемой коптером информации.
Напомним, что вертолет Ingenuity на Марсе не один, он действует в связке с марсоходом Perseverance и от их связи зависит, до куда полетит дрон. Поэтому все, что передаtтся с Земли, обрабатывает ровер: строит диаграммы работы двигателя (или выбирает один из пары десятков готовых шаблонов) и передаtт на вертолет пакет инструкций. Ingenuity получает все команды от Perseverance.
Процесс выбора начинался с анализа снимков района посадки марсохода, выполненных с орбиты станцией MRO. Таким образом удается в первом приближении определить потенциальные места взлета и посадки, к которым может подойти Perseverance и провести более детальное обследование местности.
В зависимости от каменистости, наклона и даже того, насколько ровна или не ровна поверхность, мы выберем место для работы вертолта. Тут возможны компромиссы: самый безопасный рельеф - это гладкая, как доска, поверхность без камней, однако это самый худший вариант с точки зрения возможности отслеживать изменения местоположения объектов на ней. Поэтому нам необходим баланс, например куча мелких камешков, за которым можно хорошо следить. Но их размеры не должны затруднять посадку. Тим Кэнхэм, руководитель операций по работе с марсианскими вертолетами в JPL
Что будет с Ingenuity дальше
Через полгода после развертывания вертолет находится в прекрасном состоянии, преодолев в общей сложности 2670 м за 12 полетов суммарной продолжительностью 22 минуты.
Это заметно больше, чем проехал Perseverance. Заметим: для команды Ingenuity даже один успешный полет означал успех всей миссии. Максимум, на что они рассчитывали, - это три-четыре рейса. Но коптер осилил дюжину полетов, и, похоже, это далеко не предел.
Представители программы Mars Helicopter Scout сообщили о планах по наращиванию продолжительности полета до трех минут, а дальности - до километра.
В последующем путешествия Ingenuity должны были усложняться и удлиняться. Обновление, загруженное в "мозг" коптера, позволяло исключить аномалии, проявившиеся в шестом полете.
Проблемы Ingenuity
Самый главный минус - Ingenuity может отказать в любой момент. Несмотря на отличные данные телеметрии, вертолет имеет высокие шансы сломаться в каждую секунду, проведенную на Марсе.
Нельзя предсказать, когда и какая его деталь наконец не выдержит экстремальных перепадов температур. Perseverance начнет перемещаться быстрее и дрон даже с учетом хорошей связи за ним не поспеет.
