Изначально планировалось, что он совершит лишь один взлет с поверхности Марса, однако в итоге он поднялся в воздух 72 раза. Марсианский вертолет, рассчитанный на месяц эксплуатации, проработал почти три года. Этот технологический демонстратор, созданный для простой проверки идеи, превзошел все ожидания. Малыш Ingenuity завершает свою миссию, и мы расскажем, как дрон, собранный из компонентов, изначально не предназначенных для космических полетов, произвел революцию в космонавтике.
К хорошему быстро адаптируются. Если в начале пути вас увлекают новости о развитии миссии Ingenuity следил едва ли не весь мир, то на второй год блог марсианского вертолета регулярно проверяли лишь самые преданные фанаты космонавтики. Мысль о том, что он в любой момент может выйти из строя забылась. Летает себе и летает, иногда случаются какие-то неполадки, но ведь с кем не бывает, правда? Ни одной миссии без проблем не бывало. Но физику не обманешь, рано или поздно что-то обязано сломаться.
Тревожные новости пришли 19 января в отчете о полете под номером 72 появилось сообщение о разрыве связи между марсоходом и вертолетом, произошедшем до посадки последнего. Через пару дней до Ingenuity удалось «дозвониться» и получить телеметрию, а также снимки с его камер. Финиш. Дальнейшая эксплуатация невозможна — одна из лопастей стала меньше на четверть. Тот факт, что вертолет стоит на своих ножках вертикально, можно сказать, уже чудо.
Что конкретно произошло во время 72-го полета, остается неясным. Вертолет был предназначен для проверки своей функциональности и проведения визуального осмотра. Поскольку предыдущий полет 6 января закончился экстренной посадкой из-за активации системы защиты, команде миссии было неизвестно точное местоположение Ingenuity. Во время своего 72-го полета он поднялся на высоту 12 метров, провисел в воздухе четыре с половиной секунды и начал снижение со скоростью один метр в секунду. Однако на последнем метре связь оборвалась, и когда контакт с вертолетом был восстановлен, его лопасть оказалась повреждена.
По предварительным данным, причиной произошедшего стало отсутствие достаточного объема информации для системы навигации. Во время полета Ingenuity «он определяет свое местоположение, анализируя изображения марсианской поверхности, находящейся под ним. Смещение деталей указывает на движение, а их неподвижность свидетельствует о зависании в воздухе. Однако при монотонной поверхности, лишенной каких-либо неровностей, система может работать некорректно. Это на данный момент является основной гипотезой, которую сообщил Ховард Грип (Håvard Fjær Grip), «почетный пилот» марсианского вертолета сообщил об этом на брифинге 25 января. Этот факт подтверждается тем, что при внимательном рассмотрении изображений с навигационной камеры повреждения были выявлены и на другой лопасти.
Первопричина произошедшего остается не до конца понятной для участников миссии: повлиял ли на их действия обрыв связи Ingenuity или связь оборвалась из-за того, что вертолет потерял ориентацию в пространстве. Еще один вероятный вариант — банальный износ деталей. Диагностические изображения после 71-го полета показали деформацию лопастей. Возможно, углеродное волокно со временем потеряло прочность, изогнулось или треснуло, что и привело к нестабильному поведению во время полета.
Превзошел все ожидания
До того как перейти к наследию Ingenuity, тому революционному сдвигу парадигмы в освоении космоса, который стал возможен благодаря успехам марсианского вертолета, признаем его выдающиеся достижения. Изначальный план предусматривал совершение как минимум одного и максимум пяти полетов в течение 30 солов (марсианских дней). Никто не предполагал, что вертолет сможет выполнить больше, поскольку основной задачей Ingenuity — установить, реально ли осуществить управляемый механизированный полет в марсианской атмосфере.
Но он поднялся в воздух. Действительно, не сразу, возникли проблемы с программным обеспечением. Затем еще раз. И еще. Миссия завершилась полным успехом Ingenuity объявили после третьего полета. И возникла забавная ситуация: вертолет полностью исправен, функционирует лучше ожидаемого, но его пора бросать. Дело в том, что началась основная миссия марсохода Perseverance, он больше не мог оставаться на месте и следить за своим «младшим товарищем», одновременно передавая сигналы на Землю.
Тогда команда Ingenuity в Лаборатории реактивного движения (NASA JPL) предложила то, о чем во время разработки марсианского вертолета казалось невозможным. Возник вопрос: а что, если он будет оказывать поддержку марсоходу и выполнять функции разведчика? Процедуры взаимодействия двух роботов были скорректированы, и работа закипела. Следующие два с половиной года Ingenuity служил дополнительными «глазами» для своего товарища Perseverance. Он изучал окрестности по заданному маршруту марсохода, фотографируя геологические образования, находящиеся вне зоны его досягаемости.
Вместо запланированных пяти полетов аппарат совершил 72. Вместо пары минут он находился в марсианской атмосфере почти 129 минут (два часа, восемь минут и 55 секунд). Общая протяженность полета составила 17 242 метра. Максимальная высота достигла 24 метра, в то время как изначально планировалось 12. При этом, все это удалось аппарату, в конструкции которого значительная часть деталей не была изначально рассчитана для эксплуатации в условиях открытого космоса или на другой планете.
Наследие Ingenuity
Первоначально планировалось, что марсианский вертолет не будет частью миссии. Существенная часть времени, затраченного на разработку проекта Mars 2020 (миссия ровера Perseverance) предлагается включить в состав марсохода технологический демонстратор летательного аппарата, предназначенного для полетов в условиях иной планеты встречала мощную оппозицию. Руководство Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства США ( NASA), многие известные инженеры и ученые, ключевые фигуры в американской космонавтике, выступали против.
Только благодаря энтузиазму, профессионализму и навыкам убеждения команда Ingenuity смогла обеспечить своему детищу место под солнцем. Для этого потребовалось буквально доказать, что вертолет никаким образом не помешает работе марсохода и не создаст для него дополнительных рисков. В основную миссию Ingenuity включили едва ли не на птичьих правах — отсюда жесткое окно длительностью 30 солов для тестирования, низкий приоритет в сеансах связи и статус демонстратора технологий.
Именно поэтому вклад вертолета в развитие авиации столь велик. В истории освоения космоса, если внимательно изучить ее, можно найти немало идей, которые поначалу кажутся необычными, например: «а что, если добавить к основному аппарату небольшой прибор (модуль, сопутствующий аппарат) просто для эксперимента и проверки». Все подобные идеи тщательно фиксируются на этапе разработки концепции. Среди успешных инициатив такого рода сразу вспоминаются аэростатные зонды, сопровождавшие советские межпланетные станции «Вега», которые проводили исследования атмосферы Венеры. Примечательно, что это также были летательные аппараты, однако не управляемые и не оснащенные механизацией.
Основываясь на опыте, насчитывающем почти три года работы, определим ключевые положения Ingenuity.
- В атмосфере Марсе можно летать.
- Использование оборудования, изготовленного из деталей, не сертифицированных для применения в аэрокосмической отрасли, может оказаться эффективным и на другой планете.
- Технологический демонстратор, не имеющий высокой организационной и научной значимости, можно включить в состав основной миссии без ущерба для нее, а в случае успеха он дополнительно повысит ее эффективность.
Эти положения не вызывают сомнений в теории, особенно учитывая, что они частично или полностью уже получили подтверждение. Как минимум, если рассматривать их по отдельности. Фурор Ingenuity заключается в том, что марсианский вертолет «собрал бинго», которое теперь можно использовать в качестве аргумента при планировании следующих миссий. Эффект уже заметен: для сбора образцов грунта к точке отправки с Марса ( Mars Sample Return) будут использоваться два вертолета. А на борту аппарата Psyche, инструмент, принадлежащий аппарату, который отправился к одноименному астероиду в прошлом декабре, находится Deep Space Optical Communications (DSOC) — такой же технологический демонстратор, как и Ingenuity. Только для передачи данных с помощью лазерного луча.
Отдельная история — проекты вроде Dragonfly, мультироторного летающего робота для исследования Титана, спутника Сатурна. Разработка этой миссии началась в начале 2000-х годов и уже не менее двух раз претерпела существенные изменения. Успех Ingenuity если не повлиял на эти изменения напрямую, то уж точно добавил уверенности инженерам, которые занимаются разработкой амбициозного аппарата.
Вместо заключения
Этот аппарат — не первый марсианский проект JPL в частности и человеческой космонавтики в целом, который радикально превзошел все запланированные сроки службы и поставленные задачи. Надеемся, что он не будет последним. В сердцах всех любителей космоса, науки и технологий Ingenuity останется навсегда. Покойся с миром, маленький отважный покоритель внеземного неба.