Ingenuity

	Ingenunity
	planetárna sonda – bezpilotná helikoptéra; súčasť misie Mars 2020
Prevádzkovateľ	NASA, USA
Hlavní dodávatelia	Jet Propulsion Laboratory
Súčasný cieľ	Mars, kráter Jezero
Dátum štartu	30. júl 2020 11:50 UTC
Nosná raketa	Atlas V 541
Kozmodróm	Cape Canaveral
Hmotnosť	1,8 kg
Rozmery	rotory: ⌀ 120 cm; trup: 13,6×19,5×16,3 cm; pristávacie nohy: 38,4 cm; výška: 49 cm
Energia	350 W
Pristátie
Teleso	Mars
Dátum	18. február 2021
	Kozmonautický portál

Vrtuľník Ingenuity

Ingenuity (slovenský preklad: vynaliezavosť, dôvtip) je malý autonómny vrtuľník, súčasť misie Mars 2020, dopravený v závese pod robotickým vozidlom Perseverance na povrch planéty Mars, na dno krátera Jezero. Vyrobila ho spoločnosť Jet Propulsion Laboratory pre NASA.^[1] Ide o prvý ľuďmi vyrobený lietajúci stroj s pohonom^{[pozn. 1]}, ktorý lietal s využitím vztlaku v atmosfére inej planéty než Zem.^[3] Vybavený je dvomi protibežnými rotormi priemeru 1,2 m s listami z uhlíkových vlákien, rotujúcimi rýchlosťou až 2 400 ot./min, aby bol vrtuľník schopný letu v riedkej atmosfére Marsu s tlakom na úrovni povrchu 100 až 150-krát nižším než v prípade zemskej atmosféry.^[1]

Ide o technologickú demonštráciu, primárnou úlohou Ingenuity sú letové skúšky. V priebehu 31 pozemských dní vrtuľník úspešne zrealizoval päť riadených letov. Údaje získané počas týchto letových testov pomôžu pri vývoji ďalšej generácie marťanských vrtuľníkov. Budúca misia môže z úspechu čerpať a získať tak inteligentného prieskumníka okolia. Nápomocné by marťanské drony mohli byť aj prípadným budúcim ľudským posádkam.^[4]

Ingenuity nesie 1,3 × 1,3 cm výstrižok poťahovej textílie z krídla lietadla Wright Flyer bratov Wrightovcov z roku 1903, ako historický odkaz na ich priekopnícky prvý riadený let stroja ťažšieho ako vzduch na Zemi. NASA tiež pomenovala letovú zónu helikoptéry ako Wright Brothers Field.

Technická špecifikácia

hmotnosť: 1,8 kg ^[5]
výška: 49 cm ^[5]
dolet: 300 m ^[5]
dostup: 3 – 5 m ^[5]
maximálna doba letu: 90 s (limitovaná ohrevom motorov)^[5]^[6]
maximálna horizontálna rýchlosť: 10 m/s (36 km/h) ^[1]
maximálna vertikálna rýchlosť: 3 m/s (10,8 km/h) ^[1]
maximálny dosah rádiového spojenia: 1 000 m ^[7]
rozmery trupu: 13,6 × 19,5 × 16,3 cm ^[8]
výkon motorov: ~350 W ^[5]
zdroj energie: 6× lítium-iónový akumulátor (Sony VTC4, typ 18650), celková kapacita 35 – 45 Wh, z toho 10 Wh vyhradených na let, dobíjanie solárnym panelom ^[5]^[7]

Užitočným zaťažením sú dve kamery – 13 Mpx farebná (snímač Sony IMX214) smerujúca šikmo 22° pod horizont a 0,3 Mpx čiernobiela (snímač Omnivision OV7251) smerujúca kolmo nadol pre navigáciu a prieskumy terénu, ďalej komunikačný systém na prenos údajov do vozidla Perseverance.^[7]

Riadenie

Ako vysokoúrovňový riadiaci a navigačný počítač je použitý 32-bitový 4-jadrový ARM SoC Qualcomm Snapdragon 801 z roku 2014 (bežne osádzaný do dobových smartfónov) s taktom 2,26 GHz, 2 GiB RAM a 32 GiB Flash, vybavený operačným systémom Linux a riadiacou aplikáciou, vyvinutou nad NASA JPL frameworkom F´ (F Prime).^[9] Zabezpečuje vizuálnu navigáciu odvodenú od detekcie čŕt terénu snímkovaného kamerami, správu údajov, spracovanie príkazov, generovanie telemetrie a obsluhu bezdrôtovej komunikácie.^[7] Sériovou linkou komunikuje s dvoma mikrokontrolérmi riadenia letu (Texas Instruments TMS570LC43x, ARM Cortex-R5F, 300 MHz, 512 KiB RAM, 4 MiB Flash), zapojenými redundantne s riešením odolnosti voči chybám.^[7]^[10]

Senzory tvoria, okrem spomenutej dvojice kamier, laserový výškomer s modulom Garmin LIDAR-Lite v3, 2-osový MEMS sklonomer Murata SCA100T a inerciálny MEMS snímač Bosch BMI-160, kombinujúci 3-osový akcelerometer a 3-osový gyroskop.^[7]

Komunikácia s roverom je riešená Zigbee modulmi SiFLEX 02 v pásme 900 MHz rýchlosťou 20 resp. 250 kbit/s na vzdialenosť do 1 000 m.^[7]

Použité sú prevažne bežné komerčne dostupné komponenty s výberom pre vojenské, automobilové alebo priemyselné účely s rozsahom prevádzkových teplôt najmenej −40 až +85 °C. Výnimkou je hradlové pole, zabezpečujúce redundanciu mikrokontrolérov riadenia letu, kde je použitý obvod Microsemi ProASIC3 so zvýšenou radiačnou odolnosťou a teplotným rozsahom −55 až 125 °C.^[7]^[10]

Prehľad letov

#	Dátum a čas (UTC)	Ciele/priebeh	Doba letu	Max. výška	Preletená horiz. vzdialenosť	Úspešnosť	Zdroje
1.	19. apríl 2021 7:30	Test vzletu, visenia, otáčania okolo osi, snímkovania, pristátia.	39,1 s	3 m	0 m	Úspech	^[11]
2.	22. apríl 2021 9:33	Test náklonu, horizontálneho letu, rotácie, návratu nad východiskovú pozíciu.	51,9 s	5 m	4,3 m	Úspech	^[12]
3.	25. apríl 2021 11:31	Horizontálny let severne do vzdialenosti 50 m, návrat nad východiskovú pozíciu.	80 s	5 m	100 m	Úspech	^[13]
4.	29. apríl 2021 14:12	Horizontálny let južne do vzdialenosti 133 m, prieskum novej pristávacej pozície, snímkovanie, návrat nad východiskovú pozíciu. Prvý pokus 29. apríla neúspešný pre sw. problémy pri vzlete, opakovanie 30. apríla úspešné.	117 s	5 m	266 m	Neúspech	^[14]
4.	30. apríl 2021 14:49		117 s	5 m	266 m	Úspech	^[15]
5.	7. máj 2021 19:26	Prelet na novú pozíciu 129 m južne, vystúpanie do výšky 10 m, pristátie na novej pozícii. Koniec fázy technologickej demonštrácie.	108 s	10 m	129 m	Úspech	^[16]
6.+	každé 2 – 3 týždne do konca augusta	Bude oznámené				Plán

Galéria

Pozemný test sekvencie vypúšťania vrtuľníka z roveru na povrch Marsu
(20. marec 2020)
Rover s vrtuľníkom na Marse pred posledným krokom sekvencie – odhodením na povrch
(1. apríl 2021)
Test pohonu rotorov po ich odblokovaní
(8. apríl 2021)
Video prvého letu vrtuľníka zaznamenané kamerou roveru
(19. apríl 2021)
Tieň vrtuľníka na zábere spodnej navigačnej kamery počas prvého letu
(19. apríl 2021)
Záber povrchu a roveru Perseverance (vľavo hore) farebnou kamerou vrtuľníka počas 3. letu. Vrtuľník bol vo výške 5 m a 85 m od roveru.
(25. apríl 2021)
Anotované video 4. letu vrátane audio stopy, zaznamenané kamerou a mikrofónom roveru
(30. apríl 2021)
Výstrižok textílie z krídla lietadla Wright Flyer

Poznámky

↑ Prvým nepoháňaným letom na inej planéte bol balónom nesený atmosférický modul sovietskej sondy Vega 1 na Venuši v júni 1985.^[2]

Referencie

↑ ^a ^b ^c ^d KONING, Witold J. F.; JOHNSON, Wayne; ALLAN, Brian G.. Generation of Mars Helicopter Rotor Model for Comprehensive Analyses . nasa.gov, 2018, . Dostupné online.
↑ VEGA (Program). In: Stratopedia . stratocat.com.ar, . Dostupné online.
↑ Mars Helicopter – NASA Mars . mars.nasa.gov, . Dostupné online.
↑ NASA Launches Perseverance Rover, Capping Summer of Missions to Mars . nytimes.com, 2020-07-30. Dostupné online.
↑ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g American Scientist . americanscientist.org, 2020-10-07, . Dostupné online.
↑ HOTZ, Robert Lee. NASA’s Ingenuity Mars Helicopter Gets Set for Historic First Flight on Another World . wsj.com, 2021-04-03, . Dostupné online.
↑ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g ^h BALARAM, Bob. Mars Helicopter Technology Demonstrator . nasa.gov, 2018, . Dostupné online.
↑ Ingenuity Mars Helicopter Landing Press Kit . nasa.gov, 2021, . Dostupné online.
↑ ACKERMAN, Evan. How NASA Designed a Helicopter That Could Fly Autonomously on Mars. IEEE Spectrum (IEEE), 2021-02-17. Dostupné online .
↑ ^a ^b Darkcrizt. NASA representatives released details of Ingenuity . blog.desdelinux.net, 2021-02-25, . Dostupné online.
↑ STRICKLAND, Ashley. NASA's Mars helicopter Ingenuity successfully completed its historic first flight online. edition.cnn.com, 2021-04-19, cit. 2021-04-19. Dostupné online.
↑ NASA's Ingenuity Mars Helicopter Logs Second Successful Flight online. NASA, 2021-04-22, cit. 2021-04-22. Dostupné online.
↑ NASA’s Ingenuity Mars Helicopter Flies Faster, Farther on Third Flight online. jpl.nasa.gov, 2021-04-25, cit. 2021-05-15. Dostupné online.
↑ Mars helicopter Ingenuity misses takeoff for 4th flight on Red Planet online. space.com, 2021-04-29, cit. 2021-05-15. Dostupné online.
↑ Ingenuity Completes Its Fourth Flight online. mars.nasa.gov, 2021-04-30, cit. 2021-05-15. Dostupné online.
↑ NASA's Mars helicopter Ingenuity lands at new airfield after 5th flight online. space.com, 2021-05-08, cit. 2021-05-15. Dostupné online.

Pozri ajupraviť | upraviť zdroj

Iné projektyupraviť | upraviť zdroj

Commons ponúka multimediálne súbory na tému Ingenuity

Externé odkazyupraviť | upraviť zdroj

Oficiálna stránka (po anglicky)

Zdroj:
Text je dostupný za podmienok Creative Commons Attribution/Share-Alike License 3.0 Unported; prípadne za ďalších podmienok. Podrobnejšie informácie nájdete na stránke Podmienky použitia.

[3] Prvým nepoháňaným letom na inej planéte bol balónom nesený atmosférický modul sovietskej sondy Vega 1 na Venuši v júni 1985.^[2]

[konig-2018-1] KONING, Witold J. F.; JOHNSON, Wayne; ALLAN, Brian G.. Generation of Mars Helicopter Rotor Model for Comprehensive Analyses . nasa.gov, 2018, . Dostupné online.

[2] VEGA (Program). In: Stratopedia . stratocat.com.ar, . Dostupné online.

[nasa-helicopter-4] Mars Helicopter – NASA Mars . mars.nasa.gov, . Dostupné online.

[5] NASA Launches Perseverance Rover, Capping Summer of Missions to Mars . nytimes.com, 2020-07-30. Dostupné online.

[as-2020-ingenuity-6] ↑ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g American Scientist . americanscientist.org, 2020-10-07, . Dostupné online.

[7] HOTZ, Robert Lee. NASA’s Ingenuity Mars Helicopter Gets Set for Historic First Flight on Another World . wsj.com, 2021-04-03, . Dostupné online.

[balarm-2018-8] ↑ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g ^h BALARAM, Bob. Mars Helicopter Technology Demonstrator . nasa.gov, 2018, . Dostupné online.

[ingenuity-presskit-9] Ingenuity Mars Helicopter Landing Press Kit . nasa.gov, 2021, . Dostupné online.

[ieee-linux-10] ACKERMAN, Evan. How NASA Designed a Helicopter That Could Fly Autonomously on Mars. IEEE Spectrum (IEEE), 2021-02-17. Dostupné online .

[blog-details-11] Darkcrizt. NASA representatives released details of Ingenuity . blog.desdelinux.net, 2021-02-25, . Dostupné online.

[12] STRICKLAND, Ashley. NASA's Mars helicopter Ingenuity successfully completed its historic first flight online. edition.cnn.com, 2021-04-19, cit. 2021-04-19. Dostupné online.

[13] NASA's Ingenuity Mars Helicopter Logs Second Successful Flight online. NASA, 2021-04-22, cit. 2021-04-22. Dostupné online.

[14] NASA’s Ingenuity Mars Helicopter Flies Faster, Farther on Third Flight online. jpl.nasa.gov, 2021-04-25, cit. 2021-05-15. Dostupné online.

[15] Mars helicopter Ingenuity misses takeoff for 4th flight on Red Planet online. space.com, 2021-04-29, cit. 2021-05-15. Dostupné online.

[16] Ingenuity Completes Its Fourth Flight online. mars.nasa.gov, 2021-04-30, cit. 2021-05-15. Dostupné online.

[17] NASA's Mars helicopter Ingenuity lands at new airfield after 5th flight online. space.com, 2021-05-08, cit. 2021-05-15. Dostupné online.

[1]

[pozn. 1]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[2]