18 января 2024 года первый и на данный момент единственный вертолет, работающий на Марсе, выполнил свой заключительный полет. Это был 72-й по счету за три года эксплуатации, хотя первоначально планировалось, что миссия продлится всего 30 дней.
Вертолет, получивший название Ingenuity, являлся частью миссии НАСА «Марс-2020». Когда он поднялся вертикально над поверхностью Красной планеты, как и делал это многократно ранее, никто не подозревал, что это его последний взлет, и он в последний раз окидывает взглядом марсианский грунт.
После посадки на поверхность связь с марсоходом Perseverance, выступавшим в роли ретранслятора, прервалась на короткое время. Возобновив соединение, марсоход обнаружил, что аппарат падает и, к сожалению, повредил как минимум одну из лопастей, обеспечивающих его способность к полету.
Роковой полет для Ingenuity
6 января 2024 года марсоход Ingenuity совершил свой 71-й полет, пройдя 71 метр по горизонтали. Полет был прерван аварийной посадкой, произошедшей на 35-й секунде. Аппарат двигался над песчаной равниной, где практически отсутствуют геологические структуры, например, скалы, которые могли бы служить ориентирами для его навигационной системы.
К 18 января, на 1035-й миссии, был запланирован вертикальный полет с целью установления местоположения Ingenuity после вынужденной посадки в ходе предыдущего полета. Вертолет поднялся в воздух, достигнув максимальной высоты 12 метров и находясь в полете 4,5 секунды, после чего начал снижение к поверхности Марса со скоростью 1 м/с.
За около метра над поверхностью Ingenuity прервалась связь с Perseverance, который обеспечивал канал связи для вертолета. В последующие дни НАСА перемещало ровер, пытаясь получить сигналы от Ingenuity, и 21 января связь была восстановлена.
Проблема заключалась не только в установлении связи. Полученные JPL изображения с камер Perseverance продемонстрировали необратимые повреждения лопастей Ingenuity, что исключило возможность дальнейших полетов. Ingenuity представляет собой прямоугольный фюзеляж, под которым расположены два соосных ротора, вращающиеся в противоположные стороны, и каждый из них критически важен для успешного выполнения полета.
25 января 2024 года НАСА официально сообщило об окончании миссии Ingenuity, и теперь этот аппарат находится на песчаных холмах, получивших от НАСА название «Холмы Валинора» в честь Дж.Р.Р. Толкиена.
Что мы теперь знаем о том полете
11 декабря 2024 года на ежегодном собрании Американского геофизического союза (AGU) в Вашингтоне НАСА поделилось результатами предварительного изучения причин произошедшего с Ingenuity.
Анализ, проведенный агентством на основе данных, полученных Ingenuity в рамках программы Perseverance, показал, что во время 72-го полета навигационная система вертолета не предоставила точных данных. Причиной стало отсутствие достаточного количества ориентиров на поверхности. Это повлияло на оценку скорости, которая необходима для стабильной посадки, и привело к существенной ошибке в расчетах положения и скорости.
Из-за того, что Ingenuity столкнулся с землей с большей горизонтальной скоростью, чем предполагалось, посадка оказалась нестабильной. Вероятно, падение на песчаный склон спровоцировало резкий крен и перекат, что привело к чрезмерной нагрузке на лопасти ротора. Все четыре лопасти сломались примерно на трети своей длины. Повреждения лопастей вызвали сильную вибрацию, из-за которой одна из них разорвалась, увеличилось энергопотребление и произошла потеря связи.
Первый пилот Ingenuity, Ховард Грип, указал на то, что детали последовательности событий после посадки остаются не совсем понятными из-за отсутствия бортового самописца и значительного расстояния до аппарата – 160 миллионов километров.
Первый вертолет, работавший на другой планете, оставил после себя значительное наследие
Первый в истории летательный аппарат, предназначенный для полетов на другой планете, Ingenuity, изначально разрабатывался как демонстратор технологий и должен был осуществить пять экспериментальных полетов в течение месяца. Однако аппарат значительно превзошел намеченные планы: с момента первого полета, состоявшегося 19 апреля 2021 года, Ingenuity совершил полеты почти в течение трех лет, что в 68 раз превышает первоначальный план, на расстояние более чем в 14 раз большее, чем ожидалось, и общая продолжительность полетов составила более двух часов.
В результате Ingenuity стала важной технологической и научной победой, расширившей возможности исследования космоса. В первую очередь, она показала возможность применения винтокрылых аппаратов в разреженной атмосфере Марса и в условиях гравитации, которая в 0,38 раза сильнее земной.
Вертолет обладает уникальной способностью создавать карты труднодоступных районов Марса, которые недоступны для марсоходов, что позволяет получать подробные изображения и оптимизировать планирование миссий. Ingenuity продемонстрировал, что марсианские беспилотники способны оказывать поддержку научным исследованиям, выступая в роли маневренных и универсальных средств для сбора важной информации.
Преемники Ingenuity
Успех Ingenuity на инженерном уровне открывает возможности для разработки межпланетных вертолетов в будущем. Передовые технологии, используемые для управления полетом, автономной навигации и обеспечения устойчивости в суровых условиях Марса, демонстрируют потенциал применения вертолетов в инопланетной среде, значительно отличающейся от земной.
Mars Chopper потенциально способен на автономное изучение удаленных марсианских районов, ежедневно преодолевая расстояние до 3 км. Следует отметить, что максимальная дальность полета Ingenuity составила 704 метра.
Dragonfly, миссия НАСА, направленная к спутнику Сатурна Титану, находится в процессе подготовки и имеет утвержденную дату отправления. Проект был одобрен агентством в 2024 году, общая стоимость жизненного цикла составит 3,35 миллиарда долларов, а запуск запланирован на июль 2028 года с использованием тяжелой ракеты SpaceX Falcon Heavy. Окно запуска открывается 5 июля и закрывается 25 июля.
Dragonfly будет иметь ряд отличий от Ingenuity. По своей сути, это будет роторный посадочный аппарат, напоминающий крупный квадрокоптер с двумя роторами и восемью пропеллерами. Он сможет развивать скорость до 10 м/с и подниматься на высоту до 4 км, используя преимущества плотной атмосферы и низкой гравитации Титана. Благодаря способности к полету, Dragonfly сможет исследовать различные участки поверхности.
Марс-2020» продолжает свою работу и ожидает возвращения марсианских образцов
Несмотря на завершение работы полета 72, Ingenuity продолжал передавать данные о погоде и результатах испытаний авионики на марсоход Perseverance примерно раз в неделю. Погодная информация может быть ценной для будущих миссий на Марс, а сведения об авионике уже сейчас помогают инженерам, разрабатывающим проекты новых летательных аппаратов и других транспортных средств для Красной планеты.
Вертолету Ingenuity предстоит функционировать в течение четырех лет без перерыва. На борту останется определенный объем памяти, однако, вероятно, эти данные не удастся передать на Землю. Марсоход Perseverance, через которого Ingenuity обменивается информацией по радиосвязи и передает данные миссии, в настоящее время находится на расстоянии 3 км от вертолета. По оценкам специалистов JPL, потеря связи может произойти в течение нескольких недель.
Марс-2020 продолжает выполнять свои задачи: марсоход Perseverance приступил к пятой научной кампании, стартовавшей в конце августа 2024 года. В декабре 2024 года ему удалось достичь вершины обода кратера Езеро, совершив 500-метровый подъем, занявший три с половиной месяца. В настоящее время Perseverance движется к своей первой научной точке, чтобы изучить марсианский регион, существенно отличающийся от тех, что были исследованы ранее.
В рамках этой же миссии марсоход Perseverance собирает образцы марсианского грунта, помещая их в титановые трубки. Эти образцы планируется извлечь в рамках программы возвращения марсианских образцов. Данная программа столкнулась с задержками, была близка к отмене и теперь, по прогнозам, будет пересмотрена для снижения затрат и упрощения реализации. Лишь в начале января 2025 года НАСА сообщило о предварительном выборе двух альтернативных вариантов, однако намерено отложить окончательное решение о способе забора образцов, собранных Perseverance, и их доставки на Землю до 2026 года.