Mars Ingenuity Helicopter:Γιατί τα drones είναι το μέλλον της εξερεύνησης του διαστήματος
Περίπου 274.000.000 χιλιόμετρα μακριά, ένας ωτοστόπ πρόκειται να γράψει εξωγήινη ιστορία. Το ελικόπτερο Ingenuity Mars της NASA πρόκειται να πετάξει στον Κόκκινο Πλανήτη, την πρώτη φορά που ένα ιπτάμενο όχημα φτάνει στον ουρανό άλλου πλανήτη.
Το Ingenuity πήγε στον Άρη με το ρόβερ Perseverance, το οποίο προσγειώθηκε με επιτυχία τον Φεβρουάριο. Μετά την ανάπτυξη από το rover, τώρα περιμένει να τεντώσει τα μακριά αλλά ελαφριά φτερά του και να ρίξει μια ματιά τριγύρω.
Αν τα καταφέρει, το Ingenuity θα ανταποκριθεί πραγματικά στο όνομά του. Αυτή είναι μια φιλόδοξη, πειραματική τεχνολογία που πρέπει να ξεπεράσει μια συγκλονιστική σειρά από εμπόδια, αν θέλει να σηκωθεί από τη σκόνη του κρατήρα Jezero. Δεν είναι περίεργο που οι παρατηρητές το συγκρίνουν με την πρώτη πτήση των αδελφών Ράιτ το 1903.
«Είναι η πρώτη πτήση με κινητήρα σε άλλο πλανήτη, ένα άλλο σώμα έξω από τη Γη», λέει ο καθηγητής Sanjeev Gupta, γεωλόγος στο Imperial College του Λονδίνου και στρατηγικός σχεδιαστής για την αποστολή Perseverance.
Διαβάστε περισσότερα για την αποστολή Perseverance:
- Η Perseverance στέλνει δελτία καιρού από τον Άρη
- Παρακολουθήστε το ρόβερ Perseverance της NASA να προσγειώνεται στον Άρη
- 11 ιστορικές στιγμές από την αποστολή Perseverance
Εκτός από τη σχεδίαση ενός σκάφους που μπορεί να πετάξει με χαμηλή βαρύτητα και χαμηλή ατμοσφαιρική πίεση στον Άρη – όλα αυτά χωρίς το είδος των βοηθημάτων πλοήγησης που έχουμε εδώ στη Γη – υπάρχει επίσης το γεγονός ότι το Ingenuity απέχει πολύ από το σπίτι.
«Γίνεται εντελώς αυτόνομα γιατί προφανώς υπάρχει μια χρονική καθυστέρηση από τον Άρη», λέει ο Gupta. «Στις επιχειρήσεις με rover, αυτό που κάνουμε είναι να σχεδιάζουμε την επόμενη μέρα δραστηριοτήτων. Οι ελεγκτές δεν τους ελέγχουν στην πραγματικότητα, γράφουν εντολές υπολογιστή με βάση τον κώδικα που είναι ήδη στο Ingenuity. Και λειτουργεί κάπως σαν smartphone. Ανεβάζουμε τις παραμέτρους για να πραγματοποιήσουμε τα πράγματα."
Ως γεωλόγος, ο Gupta λέει ότι θα ήθελε πολύ να χρησιμοποιήσει το Ingenuity για να πραγματοποιήσει επιστήμη, αλλά είναι κυρίως ένας επίδειξης τεχνολογίας. Τα drones θα μπορούσαν να φέρουν επανάσταση στην εξερεύνηση του διαστήματος με τον ίδιο τρόπο που άλλαξαν τις βιομηχανίες εδώ στη Γη, από συστήματα έρευνας και διάσωσης έως συστήματα παράδοσης.
«Χρησιμοποιώ drones όλη την ώρα», λέει ο Gupta. «Αυτό συνέβη πραγματικά στη Γη τα τελευταία χρόνια μόνο όταν έχουν γίνει αρκετά ελαφριά και αρκετά μικρά. Ως γεωλόγοι, εξετάζετε σχηματισμούς βράχων, μελετώντας το τοπίο, αλλά είμαστε κολλημένοι στο έδαφος. Τα drones μπορούν να τραβήξουν εικόνες, να ερευνήσουν πράγματα σε μεγαλύτερη κλίμακα, να ανιχνεύσουν μπροστά και να πάρουν εικόνες από μέρη στα οποία δεν μπορούμε να φτάσουμε στο έδαφος».
Η επίδρασή τους θα μπορούσε να είναι ακόμη μεγαλύτερη σε έναν άλλο πλανήτη όπου κάθε κίνηση για ένα ρομποτικό ρόβερ είναι επικίνδυνη. «Με ένα rover, είμαστε πολύ περιορισμένοι στο πού μπορούμε να πάμε. Εάν υπάρχει ένας μικρός λόφος στο δρόμο, δεν μπορούμε να δούμε από πάνω τους. Ένα drone θα μας άφηνε να δούμε πάνω από αυτόν τον λόφο και να ανιχνεύσουμε το έδαφος που κατά τα άλλα καλύπτεται από άλλη τοπογραφία. Αλλάζει το παιχνίδι να αρθούν ορισμένοι από αυτούς τους περιορισμούς και να γίνει η εξερεύνηση πολύ πιο αποτελεσματική».
Η NASA έχει ήδη ένα πολύ μεγαλύτερο drone στα σκαριά. Το διαστημόπλοιο Dragonfly σχεδιάζει μια πορεία προς τον Τιτάνα, το μεγαλύτερο φεγγάρι του Κρόνου, το 2027. Δεν θα φτάσει εκεί μέχρι το 2036, αλλά όταν το κάνει, το ρότορα θα πετάξει από σημείο σε σημείο αναζητώντας σημάδια εξωγήινης ζωής σε ένα από τα τα καταλληλότερα μέρη για την υποστήριξή του στο Ηλιακό Σύστημα.
"Η πρώτη επιστήμη που κάνουμε σε άλλους πλανήτες θα είναι πάντα η γεωλογία, η εξέταση σχηματισμών βράχων, η αναζήτηση αποδείξεων ζωής, επομένως η διασφάλιση της λειτουργίας αυτής της τεχνολογίας είναι μια τεράστια ώθηση", λέει ο Gupta.
Το Dragonfly κατευθύνεται προς μια ισημερινή περιοχή του Τιτάνα, γνωστή ως Shangri-La, όπου θα προσγειωθεί σε μυστηριώδεις αμμόλοφους πριν διερευνήσει τις συνθήκες του εδάφους που οι αστροβιολόγοι πιστεύουν ότι είναι παρόμοιες με την αρχέγονη σούπα στην οποία αναπτύχθηκε για πρώτη φορά η μικροβιακή ζωή στη Γη. Εξοπλισμένο με οκτώ λεπίδες ρότορα, θα πετάξει στη συνέχεια σε δεκάδες τοποθεσίες καλύπτοντας μια απόσταση που είναι σχεδόν διπλάσια από αυτή που έχουν καταφέρει όλα τα ρόβερ του Άρη μέχρι σήμερα.
Όπως και το Ingenuity, θα είναι επίσης προσαρμοσμένο για να ταιριάζει στις συνθήκες στον προορισμό του – μόνο ο Τιτάνας θα πρέπει να προσφέρει καλύτερες συνθήκες πτήσης από τον Άρη. Έχει χαμηλή βαρύτητα, λίγο άνεμο και πυκνή ατμόσφαιρα, πράγμα που σημαίνει ότι είναι πολύ πιο αποτελεσματικό να πετάς ένα βαρύτερο crafter από το Ingenuity χρησιμοποιώντας βασική πρόωση με ρότορα.
Πολλά άλλα ιπτάμενα drones αναμένεται να ακολουθήσουν, αλλά πρώτα το Ingenuity πρέπει να αποδείξει ότι μπορεί να πετάξει με την πρώτη δοκιμαστική πτήση που έχει προγραμματιστεί για τις 11 Απριλίου. «Είναι ένα μικροσκοπικό ελικόπτερο», λέει ο Gupta. «Θα πετάξει λίγα μέτρα μόνο για λίγα δευτερόλεπτα, αλλά ο αντίκτυπος είναι τεράστιος».
Μια μικρή πτήση, ένα τεράστιο άλμα.
Πέντε λεπτά με την ομάδα Επιμονής
Ο Tim Canham, ο επικεφαλής των επιχειρήσεων ελικοπτέρων του Άρη στη NASA, μας λέει πώς η ομάδα του έφτασε ένα ελικόπτερο στον Άρη και τι σημαίνει αυτό για το μέλλον μας στο Ηλιακό Σύστημα.Πόσο μεγάλη υπόθεση ήταν απλώς να φέρεις το Ingenuity εκεί με ασφάλεια και να το αναπτύξεις από το rover;
Ήταν πολύ μεγάλη υπόθεση! Έπρεπε να σχεδιάσουμε το ελικόπτερο ώστε να χωράει στο ρόβερ και να διασυνδέεται με το μηχανικό σύστημα που θα μας έβγαζε στην επιφάνεια. Η διαδικασία ανάπτυξης ήταν ένα σύνολο μη αναστρέψιμων πολύπλοκων ενεργειών που διήρκεσαν αρκετές ημέρες.Επιπλέον, την ημέρα της πτώσης έπρεπε να ενορχηστρώσουμε μια περίπλοκη τελική πτώση ζωντανής κάλυψης στην επιφάνεια για να βεβαιωθούμε ότι τόσο το Perseverance Rover όσο και το Ingenuity Helicopter ήταν ασφαλή. Τέλος, έπρεπε να συντονίσουμε την επικοινωνία με το ελικόπτερο για να βεβαιωθούμε ότι κοιμήθηκε με ασφάλεια για την κρύα Αρειανή νύχτα.
Ποια είναι η πιο απαιτητική πτυχή της τηλεχειρισμού ενός ελικοπτέρου από άλλο πλανήτη;
Οι πτήσεις με ελικόπτερο είναι πολύ προκλητικές από δύο απόψεις. Πρώτον, το ίδιο το περιβάλλον του Άρη είναι προκλητικό. Ο αέρας είναι πολύ αραιός (το ένα τοις εκατό της πυκνότητας της Γης) και υπάρχουν απρόβλεπτοι άνεμοι που μπορούμε να υπολογίσουμε, αλλά ποτέ δεν γνωρίζουμε με βεβαιότητα. Δεύτερον, δεδομένου ότι δεν υπάρχει έλεγχος του ελικοπτέρου σε πραγματικό χρόνο από ανθρώπους, πρέπει να το σχεδιάσουμε ώστε να πετάει αυτόνομα βάσει εντολών που έχουν σχεδιαστεί εκ των προτέρων από την ομάδα μας και μεταφέρονται στο ελικόπτερο μέσω του Perseverance.Η εφευρετικότητα πρέπει να είναι αρκετά ισχυρή ώστε να ακολουθεί την πορεία της παρουσία αναταραχών όπως ριπές ανέμου και να προσγειώνεται με ασφάλεια. Μόλις στείλουμε τις εντολές στο ελικόπτερο, πρέπει να βασιστούμε σε αυτό να ολοκληρώσει τις πτήσεις από μόνο του.
