Он должен был хотя бы раз оторваться от поверхности Красной планеты, а в итоге сделал это 72 раза. Рассчитанный всего на месяц работы, марсианский вертолет прослужил почти три года. Технологический демонстратор, предназначенный для простой проверки концепции, он сделал гораздо больше. Малыш Ingenuity отправляется в отставку, а мы взглянем, как дрон из совсем не предназначенных для космоса компонентов произвел в космонавтике революцию.
Вертолет Ingenuity в объективе камеры Mastcam-Z марсохода Perseverance, 2 августа 2023 года, спустя полторы недели после полета номер 53 / © NASA, JPL-Caltech, ASU, MSSS
К хорошему быстро привыкаешь. Если поначалу за новостями о ходе 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, когда в отчете о полете под номером 72 появилась строчка «связь между марсоходом и вертолетом прервалась 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 именно произошло в 72-м полете, пока не до конца ясно. Вертолет должен был просто подтвердить свою работоспособность и осмотреться. Предыдущий полет 6 января завершился экстренной посадкой из-за срабатывания защитной программы, поэтому команда миссии не знала точное местонахождение Ingenuity. В свой 72-й полет он поднялся на 12 метров, провисел четыре с половиной секунды и начал снижаться со скоростью метр в секунду. Но на последнем метре связь прервалась, а когда с вертолетом снова установили контакт, его лопасть уже была сломана.
По основной версии, виной всему недостаток данных для системы визуальной ориентации. Во время полета Ingenuity «понимает», где он находится, анализируя снимки марсианской поверхности под ним. Если детали смещаются — значит, он летит. Если остаются на месте — он завис в воздухе. Но когда поверхность монотонная, без единого камушка, система может дать сбой. Это пока что основная гипотеза, которую сообщил Ховард Грип (Håvard Fjær Grip), «почетный пилот» марсианского вертолета на брифинге 25 января. Ее подтверждает тот факт, что при детальном изучении снимков с навигационной камеры повреждения обнаружились и на еще одной лопасти.
Команде миссии не до конца понятно, что именно случилось первым: обрыв связи каким-то образом повлиял на поведение 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.
До того как перейти к наследию Ingenuity, тому революционному сдвигу парадигмы в освоении космоса, который вызывал успех марсианского вертолета, отдадим должное его рекордам. Первоначальный план подразумевал как минимум один полет и максимум пять полетов в течение 30 солов (марсианских дней). На большее никто не рассчитывал, основная задача Ingenuity — подтвердить саму возможность управляемого механизированного полета в марсианской атмосфере.
Но он взлетел. Да, не с первого раза, были неполадки с программным обеспечением. А затем еще раз. И еще. Полный успех миссии 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 стоять на месте и наблюдать за своим «младшим товарищем», попутно ретранслируя сигналы на Землю.
Тогда команда Ingenuity в Лаборатории реактивного движения (NASA JPL) предложила то, о чем во время разработки марсианского вертолета можно было только мечтать. А что если он будет помогать марсоходу, работать разведчиком? Процедуры взаимодействия двух роботов немного пересмотрели, и понеслась. Следующие два с половиной года Ingenuity служил дополнительными «глазами» для своего товарища Perseverance. Он осматривал местность впереди по запланированному маршруту марсохода и делал снимки геологических формаций, до которых тот не мог доехать.
Вместо пяти полетов он совершил 72. Вместо пары минут он провел в марсианском воздухе почти 129 (два часа, восемь минут 55 секунд). Общая дальность полета достигла 17 242 метров. Высота — 24 метров, при плановых 12. И все это смог сделать аппарат, в котором большая часть компонентов никогда не предназначалась для работы в условиях открытого космоса или другой планеты.
Начать стоит с того, что марсианский вертолет не должен был случиться. Значительную часть всего времени проработки проекта Mars 2020 (миссия ровера Perseverance) идея добавить к марсоходу технологический демонстратор инопланетного вертолета встречала мощную оппозицию. Руководство Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства США (NASA), многие именитые инженеры и ученые — крупнейшие персоналии в американской космонавтике были против.
Только благодаря энтузиазму, профессионализму и умению убеждать, 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.
Оттого и успех вертолета столь значим. В истории космонавтики, если хорошо покопаться, полным полно таких вот диких на первый взгляд идей, вроде «а давайте добавим основному аппарату такой прибор (модуль, сопутствующий маленький аппарат) лишь бы попробовать-проверить». И все они жестко «зарубаются» еще на стадии обсуждения концепции. Из удавшихся затей такого рода с ходу вспоминаются только аэростатные зонды, составившие компанию советским АМС «Вега», которые исследовали атмосферу Венеры. Что характерно — тоже летательные аппараты, только не управляемые и не механизированные.
Сформулируем главные тезисы, подтвержденные на практике без малого тремя годами работы Ingenuity.
В теории эти пункты не вызывают сомнения, тем более что частично или полностью они уже были проверены. По крайней мере, 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, отправившегося к одноименному астероиду в прошлом декабре, находится инструмент 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. Эта миссия разрабатывается с начала 2000-х и успела как минимум дважды поменять свой облик. Успех Ingenuity если не повлиял на эти изменения напрямую, то уж точно добавил уверенности инженерам, которые занимаются разработкой амбициозного аппарата.
Марсианский вертолет — далеко не первый 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.
Комментарии
Аминь. Проект и результат выдающийся. Хотя прям вот на революцию в космонавтике не тянет, при всей успешности. Уж слишком большая и сложная космонавтика. "Я вам не скажу за всю Одессу - вся Одесса очень велика"...
Комментарий удален пользователем или модератором...
John, поскольку точных определений или общепринятых критериев понятия "революция в космонавтике" нет, то всё будет субъективно, и спорить тут нет смысла; я могу лишь пояснить свое понимание. Успешный эксперимент с вертолётом ещё ничего не изменил в космонавтике, ибо космонавтика в моем понимании весьма широкая область. Точно так же не сделает революцию в космонавтике, например, ледовый зонд, если он пробурит или проплавит ледяную кору Европы и погрузится во внутренний океан. Да, это будет супер достижение. Но сразу революцию в целой космонавтике это не делает.
А что сделает, можно задаться вопросом, на мой взгляд? Например, если Маск доведёт свой Старшип до успешной штатной эксплуатации, с, ценой выведения 100$ за килограмм, это будет революцией в космонавтике. Ибо грузопоток на орбиты увеличится на порядок, а затем и на два и больше. Чего не скажешь о нескольких вертолётах на Марсе. Или "Стрекоза" на Титане, если всё будет ок — она не тянет на революцию в космонавтике. Ибо не настолько масштабное дело, чтобы значительно изменить всю космонавтику или значительную её часть. Тем более говорить об этом как о уже свершившемся изменении космонавтики. Нет, я не считаю, что этот вертолёт уже изменил космонавтику до степени революции в ней. Это на мой взгляд слишком сильное определение, тем более выдаваемое в кредит. Масса успешных экспериментов и достижений не сделали революций. Как аэростаты Веги в атмосфере Венеры, или полёты к точкам Лагранжа, или посадки на астероиды. Это шаги вперёд, иные значительные, но не революции космонавтики, в моём понимании.
Николай, ну да вертолетик это очень круто, но на революцию не тянет. Доведенный до коммерческой эксплуатации Старшип пожалуй сможет. Ядерный буксир тоже (заметно сократит сроки перелетов) но там еще конь не валялся, судя по отсутствию хоть каких-то новостей.
Иван, в моём понимании средство, делающее революцию в космонавтике, должно использоваться широко или массово. Один-два-три экземпляра вряд ли сделают революцию. Это же и про буксир: если он будет один, то это ещё не революция. Революцию делают массы, согласно классическим определениям) это во многом верно. И для революции в космонавтике и нужна массовость применения революционного средства. Старшип под это подходит, если получится; ведь их задуман целый флот, десятки и сотни. Если с ядрëным буксиром будет так же — то, пожалуй, да, возможна революция..))
Николай, да ладно будет как с гиперзвуком, который до появления подобных ракет у России был нафиг никому не нужен, а теперь все вдруг занялись разработкой. Так и с ядреным буксиром получится, конечно если он будет построен. Пусть даже в единичном экземпляре. Ни Китай ни Америка не захотят остаться в стороне и тоже развернут аналогичные исследования.
Иван, может и ошибаюсь, но гиперзвуковые аппараты полетели впервые у американцев? И пилотируемый, и на своём гиперзвуковом двигателе. И эти единичные экземпляры никаких революций не сделали. Америка, кстати, уже заявила от разработке ядерного буксира. Посмотрим куда дело продвинется. Я не чувствую почему-то большой революционности в этом ядерном буксире. Возможно, потому что не в курсе его конкретного проекта (технических решений) и параметров.
Николай, я о крылатых ракетах, а не о ракетопланах с пилотами. Крылатые ракеты на гиперзвуке амеры тоже начали разрабатывать первыми, но похоже возникли какие-то проблемы и программу так и не довели до конца. А с российскими "Кинжалами" похоже сработал фактор массовости. Или просто принцип - все что есть у русских должно быть и у нас 😁
Иван, "Кинжал" не гиперзвуковая крылатая ракета. Это аэробаллистическая ракета, доработанная для пуска с воздуха обыкновенная оперативно-тактическая ракета от Искандера. У нее очевидное отсутствие крыльев либо профилированного корпуса (он просто круглый в сечении), и каких-либо воздухозаборников: твёрдотопливная ракета безо всякой аэродинамической гиперзвуковой специализации. Просто взгляните на неё - всё очевидно. Разница между "Кинжалом" и гиперзвуковыми крылатыми ракетами большая и принципиальная, если хотите, посмотрите, разбирал и то и другое.
https://www.techinsider.ru/weapon/750293-kak-letaet-kinzhal/
https://www.kommersant.ru/doc/4501975
Николай, ну ладно "Циркон", спутал названия. "Кинжал" конечно не крылатая ракета.
Иван, да, понятно, сам подумал что спутали. Циркон интересная система, но для меня остающаяся непонятной. Но разработки по гиперзвуковым ракетам и прямоточным двигателям в мире велись и задолго до Цирконов. Американцы запустили гиперзвуковой аппарат на собственной тяге за полтора десятка лет до Цирконов. Как и испытали Вейврайдер. Тем не менее, Циркон первым принят на вооружение (?). Может быть, мы здесь впереди планеты всей, почему нет, так бывало нет раз. Но честно говоря, хочется сначала прояснить для себя ситуацию с Цирконом. До этого ничего внятного, увы, сказать не могу.
Иван, ну и в целом, космонавтика, в моём понимании — это движение человеческих творений и самих людей космосе: это транспортировка в космосе, либо выполнение задач на базе специально организованного движения в космосе. Оттого, что вертолётики будут летать в атмосфере Марса, или иных небесных тел с атмосферой, транспортировка в космосе или формы движения в космосе революционно не изменятся. И поэтому вертолетик никак не сделал и
никогда не сделает революцию в космонавтике. Иными словами, вертолетик не влияет на космонавтикуней в целом, и тем более на уровне революции в ней.
Комментарий удален пользователем или модератором...
John, так это никак не изменит космические полёты. А космонавтика это прежде всего они. Вертолетик лишь один из множества грузов, на космические полёты и космонавтику никак не влияющий. Пассивный пассажир на борту космического средства, просто груз. Космонавтика — это всё, что имеет отношение и выполняет космические полёты: космические аппараты, спускаемые аппараты, средства их выведения, и наземные комплексы и управления и обеспечения, типа космодромов, цупов и станций связи. Ничто из этого не испытает революционных изменений из-за вертолётов на Марсе. Ни выведение на орбиты, ни орбитальное движение, ни посадки на поверхности небесных тел или Земли. Вертолёты на Марсе не имеют к этому и никакого отношения — если привезти на Марс картошку, и вырастить там урожай, да хоть африканского слона — это никак не сделает революцию в космонавтике. Потому что никак её не меняет — ни сами космические полёты, ни средства их выполнения, технические системы, их осуществляющие. Космонавтика слишком большая область, никак не связанная с вертолетиком на Марсе, кроме как подрядчик его доставки туда. Какая революция в космонавтике? Её не сделает ни ядерная электростанция на Марсе, ни большой парк марсоходов, ни целый полк вертолётов или дивизия сверхзвуковых самолётов на Марсе. Движение в космосе — космонавтика — от этого революцию не получит.) она, повторюсь, слишком велика и обширна.
>Если ЭТО смогло летать 72 раза и выжить 3 года, то OMG. Что-то тут не сходится. Или они все наврали, или вообще все преувеличивали опасность радиации для телефонных процессоров на 20нм технологии
Рекомендую к изучению, если интересно, как они достигли надежности:
https://rotorcraft.arc.nasa.gov/Publications/files/Balaram_AIAA2018_0023.pdf
Вкратце -- никакого мошенничества и вранья, просто очень грамотный дизайн электроники. Там этот снап 801-й подстраховывали automotive-grade контроллеры и FPGA.
В подобных миссиях аэрокосмические агенства всегда выставляют абсурдно короткие сроки эксплуатации, чтобы потом заявлять о многократном перевыполнении планов. Пора бы перестать цыганскими методами пользоваться
Ilya, это был первый полет, до него вообще никто даже не пробовал. Какие прости господи "абсурдно короткие сроки эксплуатации" когда неизвестно было даже взлетит или нет 🙄
Ilya, хитрые манипуляции со сроками конечно всегда присутствуют, но в данном случае простительно учитывая гражданские компоненты дрона.
Ilya, вы плохо понимаете, как планируются космические миссии. Целевой срок службы -- это время, в котором создатели аппарата уверены и готовы гарантировать выполнение основных задач миссии с минимальным риском провала по вине техники. На этот срок и выделяется финансирование, на этот срок рассчитываются все научные задачи. В космонавтике слишком много примеров, когда техника должна была работать гораздо дольше, а в итоге крякала почти сразу. Так что перевыполнение заявленного времени жизни аппаратами JPL -- это их неоспоримое достижение
Нужно учесть, что вертолет летал почти в вакууме! 0.06 atm Это то же самое, что на высоте 20 км на ВЕРТОЛЕТЕ летать. Для дураков: в вакууме вертолет не будет работать абсолютно, он не поднимет ни себя, ни груз (но я надеюсь, таких тут нет :))
Как бы да, но вертолетик не АМС, и к ним отношения не имеет. АМС работают подольше и в других условиях. Не отрицаю крутого прорыва в лице вертолетика, и даже сам написал про него статью. Я лишь не вижу в нем революции в космонавтике. Всё остальное да. )
В А-135 два типа и ракет: большой дальности и поменьше. Которые поменьше аналог — все они аналоги, на самом деле, ибо аналогия понятие растяжимое. В подписке Nacked Science вышла неделю назад моя работа про ракетный перехват в космосе, там как раз затрагивал их) может летом выйдет уже здесь на сайте.
"Как сбить цель в космосе? Ответы будут разными даже для разных специалистов: каждый видит свои стороны дела. Можем ли мы, например, посмотреть на перехват в космосе глазами специалиста по динамике полета и управлению движением? Это своего рода конструктор и разработчик полета, зодчий движения и полетных ситуаций. По его полетной схеме работают конструкторы металла, создавая аппарат, и стартовые команды. Средство космического перехвата тоже полетит по его решениям.
В этом случае мы увидели бы задачу со стороны динамики полета и управления, а это очень интересный взгляд. Упрощая многое, с недочетами, сделать это вполне реально.
Техническая система глазами разработчика выглядит иначе, чем для других. Создатель видит в ней прежде всего клубок смыслов, исполненных в конструкции. Так он воспринимает задачи, к которым ищет решения. Еще он вооружен знаниями из специальных областей, часто закрытых для широких масс. Попробуем посмотреть на предмет его зрением, примерив на себя его ход мыслей и логику."
Давно мы не публиковали статьи в платном разделе нашего приложения из-за возникших проблем с оплатой в Google Play и AppStore. Но сегодня мы опубликовали статью по очень интересной теме и советуем всем оформить подписку и прочитать ее.
Скачать на iPhone: http://apple.co/1YLrcDC
Скачать на Android: http://bit.ly/1QynOU5