В минувшее воскресенье, 18 сентября, марсианский вертолёт Ingenuity совершил свой очередной полёт. Он стал вторым за этот месяц — в предыдущий раз аппарат поднимался в атмосферу Марса 6 сентября, — а также 32-м с самого начала своей миссии.

Источник изображения: nasa.gov

В ходе своего 32-го полёта, продолжавшегося 55 секунд, Ingenuity преодолел 94 метра и разогнался до скорости 17,1 км/ч, сообщила команда Лаборатории реактивного движения (JPL) NASA, ответственная за работу марсианского вертолёта. В ходе предыдущего полёта 6 сентября аппарат подошёл ближе к дельте древней реки в кратере Езеро — основного предмета изучения для Ingenuity и работающего с ним в паре ровера Perseverance. Воскресный полёт предположительно ещё сильнее приблизил вертолёт к этой цели — ранее операторы сообщали, что достижение дельты является приоритетной задачей для аппарата на краткосрочный период.

Perseverance занимается изучением дельты уже несколько месяцев: с июля марсоход уже произвёл четыре забора образцов — два из них принадлежат каменистой породе, в которой обнаружилась самая высокая концентрация органических молекул. Для подробного исследования образцы планируют доставить на Землю к 2033 году, возможно, совместными усилиями американского NASA и европейского ESA. В миссии доставки образцов предполагаются уже два вертолёта — они доставят пробирки из одного или нескольких мест размещения в кратере Езеро к ракете, которая впоследствии стартует с Красной планеты — все новые аппараты пока находятся в разработке.

Первоначально Ingenuity должен был совершить только пять демонстрационных полётов, доказав, что это вообще возможно в разреженной марсианской атмосфере. Вертолёт быстро справился со своей основной миссией и приступил к расширенной — теперь он играет роль разведчика для ровера Perseverance.

Марсианская зима, во время которой в месте приземления марсохода Perseverance с вертолётом Ingenuity много пыли и мало солнца, вынудила приостановить полёты 1,8-кг «птички». После почти двух месяцев бездействия вертолёт 20 августа совершил короткий прыжок и отряхнул солнечные панели от марсианской пыли, а на днях аппарат вернулся к полноценной работе и совершил 31-й полёт в атмосфере Марса, во время которого пролетел 97 м.

Источник изображения: NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS

Каждый новый полёт Ingenuity — это маленький инженерный и научный подвиг. Аппарат был создан для демонстрации возможностей полётов в крайне разреженной атмосфере Марса (плотность воздуха на уровне поверхности — всего 1 % от земной на уровне моря). От вертолёта ожидали не более пяти полётов, а он всё летает и летает. Даже отказ одного из датчиков не стал помехой.

Новый отрезок пути вертолёт преодолел за 56 с. Перелёт состоялся в сторону дельты доисторической реки в месте впадения в древнее озеро, которое образовало впадину Езеро. Там сейчас работает марсоход Perseverance, который отбирает пробы грунта для отправки на Землю примерно через 10 лет. Надёжность вертолётной платформы Ingenuity оказалась настолько высока, что NASA изменило планы по миссии возврата образцов с Марса на Землю. Теперь вместо специального марсохода образцы на возвращаемую платформу будут собирать и доставлять вертолёты.

Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства США (NASA) сообщило об очередном успешном полёте марсианского вертолёта Ingenuity, совершённом над Красной планетой 20 августа после перерыва почти в два с половиной месяца. Этот полёт стал 30-м для вертолёта.

Источник изображения: NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS

Полёты Ingenuity были приостановлены 11 июня в связи с тем, что в кратере Езеро, где находится вертолёт, сейчас зима, сопровождающаяся пыльными бурями, и он не смог бы из-за этого получать достаточно солнечного света для подзарядки батарей. Эта проблема усугубляется накопившейся пылью на солнечных панелях Ingenuity, что исключает длительные полёты, хотя непродолжительные перелёты всё ещё возможны.

Команда Ingenuity решила выполнить в субботу небольшой полёт вертолёта, чтобы убедиться в его работоспособности после вынужденного простоя, а также по возможности сбросить накопившуюся пыль на солнечных панелях. Полёт прошёл в штатном режиме в соответствии с планом, за 33 секунды вертолёт преодолел 2 м.

Возможности Ingenuity превзошли самые смелые ожидания разработчиков. Это был уже 30 полёт вертолёта на Марсе, хотя изначально ставилась ​​задача выполнить пять полётов, чтобы показать возможность проведения исследований Марса с помощью летательных аппаратов.

Вертолёт Ingenuity, сопровождающий марсоход Perseverance, временно прекращает деятельность на Красной планете. Подведомственная NASA Лаборатория реактивного движения (JPL), контролирующая выполнение миссии вертолёта, объявила, что устройство не будет работать в течение нескольких недель.

Источник изображения: NASA

По данным JPL, вертолёт берёт перерыв — на Марсе зима и сезон пыльных бурь, что означает, что вертолёт получает меньше солнечного света для подзарядки аккумуляторов. Тем не менее команда, отвечающая за его работу, ожидает, что Ingenuity вновь отправится в полёт уже в августе.

В отличие от некоторых планет, на Марсе, как и на Земле, происходит смена сезонов, поэтому в следующие несколько недель в ходе марсианской зимы в местной атмосфере будет находиться гораздо больше пыли, блокирующей солнечный свет, необходимый для подзарядки. По заявлению NASA, опубликованному 13 июля, вертолёт должен вновь подняться в местный воздух в начале августа, уровень пылевого загрязнения должен снизиться к концу текущего месяца, поэтому команда вертолёта приняла решение о временном перерыве в работе.

Другие марсоходы и марсианские станции должны делать аналогичные паузы в ходе местной зимы. Китайский марсоход Zhurong вошёл в режим гибернации 18 мая по той же причине, что и Ingenuity, а работа более старых роверов NASA вроде Opportunity оказалась под угрозой именно из-за суровых зимних условий — фактически, работавший на солнечных элементах питания Opportunity «погиб» из-за мощной пыльной бури в 2018 году, заблокировавшей солнечный свет. Тем не менее инженеры NASA уверены, что, если позволит погода, вертолёт в целости и сохранности переживёт зиму.

Прикреплённый к марсоходу Perseverance вертолёт Ingenuity совершил посадку в кратере Езеро в феврале 2021 года, а уже в апреле того же года начал совершать полёты. Первый полёт длился 39 секунд и позволил машине массой 1,8 кг подняться на высоту около 3 м над поверхностью Красной планеты. На сегодняшний день вертолёт совершил уже 29 вылетов, в общей сложности проведя в воздухе 55 минут. Примечательно, что изначально в задачи миссии входило совершение только пяти полётов.

В NASA сообщили, что в последние дни на марсианском вертолёте Ingenuity отказал датчик измерения угла наклона аппарата (инклинометр). Прибор участвует в предполётной настройке систем вертолёта для успешного подъёма в воздух с неровной поверхности. От его показаний зависит как и в каком режиме должны запуститься винты для безопасного подъёма вертолёта в воздух. В NASA надеются исправить ситуацию с помощью эмулятора показаний датчика.

Источник изображения: NASA

Показания инклинометра не используются во время полёта. За ориентацию Ingenuity в пространстве отвечают инерциальный измерительный блок (IMU), лазерный дальномер и навигационная камера. Камера включается на высоте свыше одного метра, чтобы пыль не мешала делать снимки. Дальномер тоже не помощник в определении угла наклона вертолёта, а вот акселерометры IMU могут помочь в определении угла приземления вертолёта.

Блок IMU измеряет ускорения и угловые скорости вертолёта в трёх направлениях. Показатели акселерометров IMU в момент посадки с определённой степенью точности можно использовать для оценки угла, под которым вертолёт может стоять на поверхности Марса. Чтобы системы вертолёта восприняли данные эмулятора как показания инклинометра, в NASA в своё время создали патч для подмены пакетов. Разработчики предвидели поломку датчиков и воспользовались некоторой избыточностью датчиков на борту вертолёта для резервного дублирования критически важных узлов.

В настоящий момент команда вертолёта обновляет его программное обеспечение и через несколько дней попытается в 29 раз поднять вертолёт в воздух. Аппарат был рассчитан всего на 5 полётов, и то, что он совершил 28 вылетов, — настоящий инженерный подвиг. Сейчас вертолёт входит в марсианскую зиму, когда температура ночью может опускаться до -80 °C. Чудовищные перепады температур, марсианская пыль на солнечных батареях и короткий световой день — всё это не позволяет заряжать должным образом батареи и держать электронику в тепле в течение марсианской ночи и ведёт к отказам. Выход инклинометр из строя — это не первый аппаратный сбой вертолёта, но первая серьёзная поломка в аппарате и звоночек о том, что вертолёт может не пережить ближайшие два месяца марсианской зимы.

NASA опубликовало видео самого продолжительного полёта марсианского вертолёта Ingenuity. Аппарат отправился в полёт 8 апреля — он поднялся на высоту 10 метров и преодолел 704 метра со скоростью 19 км/ч. Запись была опубликована только 27 мая.

Источник изображения: jpl.nasa.gov

Поскольку видеозаписи имеют больший размер, чем фотографии, космическому агентству потребовалось достаточно много времени, чтобы отправить запись по межпланетной связи, тем более, что приоритет при соединении имеют более ценные для учёных технические данные с аппарата — этим и объясняется такая большая разница между днём полёта и датой публикации его видеозаписи.

Как уточнили в Лаборатории реактивного движения (JPL) NASA, 30-секундный видеоролик начинается примерно через секунду после начала полёта. Машина достигает максимальной скорости за три секунды и продолжает двигаться в юго-западном направлении. Общее время полёта составило 161,3 с, так что запись была ускорена в 5 раз. А перед посадкой навигационная камера в соответствии с техническими требованиями также была отключена, чтобы на высоте менее метра марсианская пыль не вызвала сбоев в работе навигации. В настоящее время аппарат восстанавливается после сбоя в системе связи, который, опять же, возник из-за пыли в атмосфере. Однако вскоре он уже будет готов в 29 раз подняться над поверхностью Марса.

Маленький вертолёт уже почти в шесть раз превзошёл свой первоначально запланированный ресурс на пять полётов, и в своей значительно расширенной миссии он оказывает всестороннюю поддержку роверу Perseverance, который продолжает поиски признаков внеземной жизни. Оба аппарата совершили посадку в кратере Езеро 18 февраля 2021 года.

Научно-исследовательский центр NASA — Jet Propulsion Laboratory (JPL) вновь начал обмениваться сигналами с миниатюрным марсианским вертолётом Ingenuity. Это произошло 5 мая, а позже информация была обнародована представителями космического ведомства. По мнению экспертов, перебои со связью произошли из-за большого пылевого загрязнения атмосферы в комбинации с низкими температурами на участке.

Источник изображения: NASA

Вероятно, из-за этого работающий на солнечных элементах питания Ingenuity не смог сохранить контакт с базовой станцией — марсоходом Perseverance, который отправляет данные с вертолёта на Землю при посредничестве находящегося на орбите Марса спутника.

По данным JPL, недостаток света не позволял зарядить шесть литийионных аккумуляторов вертолёта, что привело к отключению т. н. программируемой пользователем вентильной матрицы (FPGA).

Недавно руководство одобрило дальнейшую эксплуатацию Ingenuity как минимум до конца сентября, на данный момент совершено 28 вылетов. Небольшой вертолёт уже сделал больше, чем от него ожидали — на момент высадки на Марсе в феврале 2021 года планировалось совершить всего 5 вылетов. В прошлом сентябре скорость вращения ротора вертолёта была увеличена с учётом сезонного снижения плотности атмосферы в зоне выполнения миссии.

Пока всё идёт в соответствии с планом. Всего вертолёт пролетел 6,9 км и сейчас используется в качестве разведчика перед очередным циклом активности Perseverance — марсоход исследует древнюю дельту пересохшей реки, где ведутся поиски потенциальных следов жизни. Недавно мини-коптер даже сделал ценные снимки отработанной посадочной системы Perseverance — это позволит учёным планировать будущие миссии. Тем не менее он сохраняет активность намного дольше предусмотренного срока, а природные явления вроде пылевых бурь сказываются на его работоспособности.

Модуль FPGA критически важен для работоспособности вертолёта и контролирует выделение энергии для элементов авионики, а также управляет нагревательными элементами для поддержания работоспособности Ingenuity во время холодных марсианских ночей. Кроме того, он отвечает и за учёт времени, критически важный, например, для своевременной связи с Perseverance. Учёные предполагают, что после отключения питания марсианской ночью FPGA перезагрузился, что привело к сбросу настроек времени и отключению нагревателей. После того, как появилось Солнце и позволило зарядить аккумуляторы, часы были рассинхронизированы с часами марсохода — когда вертолёт «считал», что пришло время контакта с базой, та не была настроена на приём.

Источник изображения: NASA

Для решения проблемы инженеры приказали марсоходу ждать сигнала в течение всего марсианского дня 5 мая, и в 11:45 по местному марсианскому времени сигнал от вертолёта был действительно зарегистрирован. Хотя энергии у вертолёта было немного, удалось установить, что основные системы устройства в порядке.

Пыль остаётся одной из главных проблем — она не позволяет заряжать аккумуляторы так быстро, как этого хотелось бы для поддержания круглосуточной работы. По данным JPL, для сохранения работоспособности Ingenuity подогрев теперь будет включаться только при падении температуры до –40 градусов по Цельсию (против –15 ранее), будут приниматься и другие меры для экономии заряда аккумуляторов. В результате аккумуляторы вертолёта смогут зарядиться достаточно для возобновления нормальной деятельности.

Сохраняется риск того, что Ingenuity не выдержит температурных нагрузок — в данной местности температура падает до –80 градусов по Цельсию. Впрочем, учёные отмечают, что вертолёт уже выполнил первоначальный план — ожидалось, что он сохранит функциональность на протяжении не менее 30 марсианских дней, и этот показатель уже давно достигнут.

Марсианский вертолёт Ingenuity американского аэрокосмического агентства NASA недавно провёл съёмку интересного хребта вблизи дельты древней реки в кратере Езеро. Снимки по просьбе научной группы марсохода Perseverance, которая хотела поближе рассмотреть наклонную поверхность геологического образования, были сделаны 23 апреля, в рамках 27-го полёта компактного винтокрылого аппарата, сообщается на сайте американского ведомства.

Источник изображения: NASA / JPL-Caltech

«Ingenuity не только обеспечивает съёмку с воздуха, но и позволяет нашей команде одновременно находиться в двух местах на Марсе. Отправка марсохода на разведку и поиск в одном месте, в то время как вертолёт запускается для разведки в другом, расположенном в сотнях метров от нас, — это большая экономия времени. Это также может помочь нам исследовать области, которые марсоход никогда не посетит, как в данном случае», — комментирует руководитель проекта марсохода Perseverance Кен Фарли (Ken Farley) из Калифорнийского технологического института.

Заинтересовавшее учёных образование получило название «Хребет Фортун». Он представляет интерес с геологической точки зрения, поскольку данные, собранные с орбиты и на расстоянии аппаратом Perseverance, указывают на то, что хребет является границей между двумя основными горными породами на дне кратера Езеро.

Предыдущие снимки предполагают наличие наклона слоёв горных пород в этой области, что для Марса является редкостью, в отличие от Земли, где тектоника плит и землетрясения вызывают наклоны пород. У научной группы также будет возможность сравнить изображения этой геологической особенности, полученные в ходе 27-го полёта Ingenuity, с данными, собранными вертолётом и марсоходом, о наклонной линии хребта, прозванной «Артуби». Последнее геологическое образование находится в районе кратера «Южная Сеита». Сравнение данных может помочь учёным лучше понять историю дна кратера и, возможно, те силы, которые действовали в этой части Езеро миллиарды лет назад.

Напомним, что в рамках 26-го полёта Ingenuity заснял место падения обломков теплового щита спускаемого модуля и парашюта марсохода Perseverance. Эти снимки могут помочь в разработке более безопасных способов посадки космических аппаратов на Красную планету, которые планируются в перспективе. В частности, речь идёт о миссии Mars Sample Return Lander, ключевой целью которой является доставка образцов пород и атмосферы Марса, собранных марсоходом Perseverance, для их последующего анализа на Земле.