Ingenuity lensi kolmannen kerran sunnuntaina

NASAn Ingenuity helikopteri lensi sunnuntaina kolmannen lentonsa. Tällä kertaa se ulottui jo 50 metrin etäisyyteen ja lentonopeus oli parhaimmillaan 2 m/s kun toisella lennolla se oli vain 0,5 m/s. Lähipäivinä suoritettavat neljäs ja viides lento ovat sitten aivan omaa luokkaansa, sillä helikopterilla otetaan aikaisempia suurempia riskejä. 

Ingenuityn lento kesti piteempään ja etäämmälle kuin aikaisemmilla lennoilla. Kuva NASA/JPL.

Tutkijat suunnittelevat lentoa, jonka etäisyys on 300 metriä tai jopa 600 metriä. Nämä pitkän etäisyyden lennoissa on ongelma se, että laskeutumispaikan maastoa ei ole voitu kartoittaa ennakolta. Jos huonosti käy, niin helikopteri laskeutuessaan osuu osittain korean kiveen ja kellahtaa nurin. Se on sitten lentojen ehdoton loppu, sillä kevytrakenteisessa laitteessa ei ole mitään työkaluja asennon korjaamiseen Marsin pinnalla.

Suurempien riskien ottaminen on mahdollista, koska tärkein tieto Marsin ilmakehässä lentämisestä on jo saatu: lentäminen on mahdollista! Olisiko se mahdollista myös kiinteäsiipisellä lennokilla, onkin jo toinen juttu. Tosin lennokille voisi olla vaikea löytää riittävän tasaista ja esteetöntä kiitorataa Marsista, vaikka ei se ehkä aivan mahdotonta ole. Ilmeisesti molemmilla lentolaitetyypeillä olisi omat etunsa ja rajoitteensa, joten tehtävästä riippuen valinta näiden kahden laitetyypin välillä riippuu itse tehtävästä.

Ensimmäinen helikopterilento Marsissa on alkamassa

NASA:n Ingenuity (Kekseliäisyys) helikopteri on varhain maanantaiaamuna tekemästä ihmiskunnan ensimmäistä yritystä lentää toisella planeetalla. Jos kaikki etenee suunnitellusti, 1,8 kg massainen helikopterin odotetaan nousevan Marsin Jezeron kraatterista 11.4. kello 12.30 paikallista Marsin aurinkoaikaa (12.4. kello 5.54 Suomen kesäaikaa), leijuen 3 metrin korkeudessa 30 sekunnin ajan. NASA:n Etelä-Kalifornian suihkumoottorilaboratorion (JPL) tehtävienvalvonta-asiantuntijat odottavat saavansa ensimmäiset tiedot ensimmäisestä lentoyrityksestä noin kello 11:15 Suomen aikaa.

Ingenuity muutama vuorokausia sitteen Marsin pinnalla ja valmina ensimmäiseen lentoonsa. Kuva NASA/JPL.

Mars-helikopteri on korkean riskin ja korkean palkkion tekninen demonstraatio. Jos yritys epäonnistuu, se ei vaikuttaisi mitenkään NASA:n Perseverance mars-operaation tiedeohjelmaan.

Hallitusti lentäminen Marsissa on paljon vaikeampi kuin lentäminen maapallolla. Vaikka Marsin gravitaation kiihtyvyys on noin kolmasosa maapallon painovoimasta, helikopterin on lennettävä ilmakehässä, jonka tiheys on vain 1% maapallo ilmakehän tiheydestä. Jos tämä onnistuu, insinöörit saavat arvokkaita lentotietoja vertailua varten täällä Maan päällä suoritettuihin mallinnuksiin, simulaatioihin ja testeihin. NASA saa myös ensimmäisen käytännön kokemuksen roottorialuksen käytöstä etänä Marsilla. Nämä tiedot ovat korvaamattomia mahdollisille tuleville mars-tehtäville.

Kuvasarja helikopterin roottorin pyörityskokeesta. Kuva NASA/JPL.

Ensimmäisen lennon anatomia

Helikopterin lento täytyy suorittua täysin itsenäisesti. Tämä johtuu lähinnä siitä, että radiosignaaleilla kestää 15 minuuttia 27 sekuntia Marsin ja Maan välisen 278 miljoonan kilometrin välisen etäisyyden kulkemiseen.

Perseverance on siirretty noin 65 metrin etäisyyteen helikopterista. Ennen lentoa NASA on lähettänyt tietokoneohjelman Marsiin, jonka ohjaaman lento suoritetaan. Ennen lentoyritystä helikopterin tietokone tekee monia tarkistuksia mm roottorisiipien pyöritystestin, jollainen tehtiin ensimmäisen kerran jo kolme Marsin vuorokautta sitten (8.4.).

Jos opastus-, navigointi- ja ohjausjärjestelmiä käyttävät algoritmit pitävät testituloksia hyväksyttävinä, ne käynnistävät inertiamittausyksikön (elektroninen laite, joka mittaa ajoneuvon suuntaa ja pyörimistä) ja kaltevuusmittarin (joka mittaa kaltevuutta). Jos kaikki onnistuu, helikopteri säätää uudelleen roottorin kallistusta konfiguroimalla ne siten, että ne eivät tuota nostovoimaa pyörimisen alkuvaiheessa.

Roottorin siipien kiihdytys kestää noin 12 sekuntia nopeudesta 0 - 2 537 rpm, mikä on optimaalinen nopeus ensimmäiselle lennolle. Viimeisen järjestelmätarkistuksen jälkeen roottorin siipien nousukulmaa muutetaan jälleen - tällä kertaa siten, että nousu on mahdollinen. Hetkiä myöhemmin ensimmäinen kokeellinen lentotesti toisella planeetalla alkaa.

Jos helikopterin nousu onnistuu, siltä kuluu noin 6 sekuntia nousta 3 metrin korkeuteen, jossa sen on tarkoitus leijua noin 30 sekuntia.

Helikopterin navigointikamera ja laserkorkeusmittari syöttävät tietoja liikkuessaan navigointitietokoneeseen varmistaakseen, että kekseliäisyys pysyy paitsi tasaisena myös keskellä 10 × 10 metrin ”lentokenttää”, joka oli valittu tasaisuuden ja esteiden puutteen vuoksi sopivaksi ensimmäisen lennon suorituspaikaksi.

Kun leijuntakoe on onnistunut, helikopteri laskeutuu Jezeron kraatterin pinnalle lähettääkseen tietoja takaisin maapallolle Preseverancen kautta vahvistaen onnistuneen lennon.

Ingenuityn lennosta odotetaan saatavan kuvia Perseverancen Navcam- ja Mastcam-Z-kameroiden avulla, ja niiden odotetaan saapuvan viimeistään maanantaina. Helikopteri dokumentoi myös lennon perspektiivistään, ja seuraavaan aamuun on mahdollisesti saatavana värillinen kuva ja useita pieniresoluutioisia mustavalkoisia navigointikuvia.