Эта статья входит в число хороших статей

Ingenuity

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Ingenuity
«Изобретательность»
Mars Helicopter Scout
Ingenuity на Марсе
Ingenuity на Марсе
Тип вертолёт
Планета Марс
Экспедиция Марс-2020
Разработчики Лаборатория реактивного движения,
AeroVironment, SolAero,
Lockheed Martin Space[1]
Бюджет 85 млн $[2]
Задачи исследование Марса
Базовый аппарат, дата посадки Персеверанс
18.02.2021 20:55 UTC
Дата первого полёта 19.04.2021 07:34 UTC
Дата последнего полёта 11.06.2022
Суммарный налёт
Рейсов 29
Метров 7088[3]
Часов 00:55:22[3]
Технические характеристики
Масса 1,8 кг[4]
Грузоподъёмность 0
Габариты фюзеляжа 136×195×163 мм
Общая высота 490 мм
Движитель Лопастной винт
Лопасти 2 пары, ∅ 1210 мм[5][6]
Панель солнечных батарей
Габариты панели 425×165 мм (680 см²)
Площадь элементов 544 см²[7]
Дата подключения 03.04.2021
Автономное энергообеспечение
Аккумуляторы 6 элементов Sony VTC4
Ёмкость 35,75 Вт⋅ч[7] (128,7 кДж)
Мощность 350 Вт[8]
Время подзарядки более суток
Лётные характеристики
Дальность полёта факт. 625 м[3]
Высота полёта макс. 15 м[9]; факт. 12 м[3]
Скорость полёта 10 м/с; факт. до 5,5 м/с[3]
Скороподъёмность 4 м/с (макс. на 08.06.2021[10])
Скорость снижения 1 м/с
Эксплуатационные характеристики
Скорость вращения винта 2400÷2900[4] об./мин.
Уклон места стоянки до 10°[7]
Предел удаления по связи 1 км[7]; факт. до 1,3 км
Ресурс шасси 100 посадок[11]
Критическая температура –15 °C[7]
Средства инерциальной навигации
Код ИКАО IGY
mars.nasa.gov/technology…
Логотип Викисклада Медиафайлы на Викискладе

Ingenuity (с англ. — «Изобретательность»), Индженьюити[12][13] — роботизированный беспилотный вертолёт, осуществивший 19 апреля 2021 года первый полёт на Марсе. Является первым летательным аппаратом с собственным двигателем, предназначенным для многократных полётов в атмосфере другого небесного тела. Первый в истории неуправляемый полёт в атмосфере другой планеты совершил в 1985 году аэростатный зонд советской межпланетной станции «Вега-1» на Венере[14].

На этапе разработки, начавшейся в 2012 году, проект назывался Mars Helicopter Scout (с англ. — «Марсианский вертолёт-разведчик»). К июлю 2014 года, когда утверждался состав научной нагрузки экспедиции «Марс-2020» («семь инструментов марсохода»)[15], вертолёт ещё не был готов, и работа над ним продолжала оставаться за рамками и вне бюджета программы[16] вплоть до 11 мая 2018 года[17], когда конструкторы НАСА получили указание принять на борт дополнительный груз в качестве образца для демонстрации технологии полётов (англ. technology demo)[18]. Имя Ingenuity готовое изделие получило в апреле 2020 года[19].

Накануне завершения серии демонстрационных полётов, 30 апреля 2021 года было решено выделить средства для продолжения эксплуатации Ingenuity в порядке «демонстрации оперативных возможностей» (англ. operations demo) использования вертолётов как вспомогательных средств[20], имея в виду «доразведку» средствами цветной аэрофотосъёмки трасс, уже намеченных для марсохода. На момент запуска НАСА вложила в создание Ingenuity 85 млн долларов США[2] (по версии UPI 80 млн[21]). В начале сентября 2021 года AFP сообщило о продлении программы «на неопределённый срок»[22]. Вскоре эта информация была отозвана: НАСА уточнило, что финансирование Ingenuity возобновляется на ежемесячной основе[23]. В марте операции вертолёта были продлены ещё на полгода, до сентября 2022 года[9].

Описание конструкции аппарата[править | править код]

Габариты элементов конструкции[8]
Элементы Габариты, мм
Общая высота 490
Фюзеляж (д, ш, в) 195×163×136
в том числе платформа ~190×~160×~30
Клиренс ~130[8]
Длина стойки шасси 384
Панель солнечной батареи 425×165[24]
Подвеска Ingenuity
Колонка соосных винтов

Несущим элементом конструкции аппарата служит крестообразная платформа, поставленная на раскосые стойки, расходящиеся примерно под ~45°. Каждая стойка сопряжена со своей балкой крестовины через амортизаторы. Сверху на середину крестовины установлена колонка соосных винтов вертолёта (диаметр лопастей 1210 мм), поверх которой прикреплена панель солнечных батарей размером 425×165 мм[7].

Снизу к платформе подвешен обтянутый термозащитной плёнкой фюзеляж в форме параллелепипеда. Передней гранью фюзеляжа считается та, на нижнее ребро которой выведена обзорная камера RTE, и в направлении которой смещена относительно оси симметрии камера NAV. Общая его высота составляет 13,6 см, из них около 10,5 см — термоизолированная камера авионики и около 3 см несущая платформа. Каждая стойка при длине 38,4 см (без кольца амортизатора), находясь в наклонном положении, обеспечивает просвет около 13 см между днищем фюзеляжа и горизонтальной плоскостью опоры.

При недостаточной точности измерений, получаемых от средств инерционной навигации, трассу вертолёта реконструируют на Земле путём вычисления координат съёмки каждой послеполётной фотографии[25]. Однако сделать первичную атрибуцию фото можно и без математическим расчётов. Определить ориентацию вертолёта в пространстве помогают размеры и форма отбрасываемой им тени, а также её местоположение на снимке. Так, из того, что панель солнечной батареи вытянута вдоль самых длинных (195 мм) граней фюзеляжа и продольной оси вертолёта, следует: если фюзеляж развёрнут к объективу одним из бортов, то солнечная панель будет просматриваться на кадре, как самый широкий после лопастей элемент общего контура вертолёта. По своей ширине солнечная батарея, а также «передняя» и «задняя» грани фюзеляжа (163 мм) примерно равны, так что в проекции панель полностью перекрывает фюзеляж в виде сверху или снизу[7].

Поскольку оптическая ось навигационной камеры NAV перпендикулярна плоскости днища фюзеляжа, то размер выступа его тени за тень панели и смещение этого выступа относительно центра панели складываются за счёт: 1) высоты Солнца над горизонтом, 2) отклонения оси аппарата от вертикали и 3) наклона поверхности, на которую его тень спроецирована[a]. Как таковой, соосный вертолёт может с равным успехом двигаться любой стороной фюзеляжа вперёд: программа обработки изображений, поступающих от камеры NAV, немедленно учитывает все повороты фюзеляжа. Уже в 6-м и 10-м рейсах некоторые отрезки Ingenuity проходил «боком вперёд», а трассу 11-го полёта и вовсе прошёл «задним ходом», развернувшись после набора высоты на 180°[26].

Небольшая асимметрия позволяет различать «переднюю» и «заднюю» стороны фюзеляжа. Задние и правый передний «башмачки» стоек одинаковы и имеют форму копытец, тогда как левый передний имеет кольцеобразное завершение — его верхняя часть видится по левому краю фотографий с RTE чуть выше, чем «копытце» правой передней стойки. Антенна на панели солнечной батареи смещена по продольной оси вертолёта от центра мачты к «хвосту», то есть в сторону, противоположную «колечку» на левой передней стойке шасси[27].

Особенности воздухоплавания на Марсе[править | править код]

Основные природные факторы[править | править код]

Все небесные тела, окружённые газовой оболочкой, имеют единую физическую предпосылку воздухоплавания — закон Бернулли о подъёмной силе, препятствующей свободному падению движущегося летательного аппарата. Однако возможность её реализации на каждом небесном теле зависит от качественных характеристик воздушной среды и силы тяжести, которую предстоит преодолеть. Для Земли и Марса сопоставляемые параметры складываются следующим образом[28]:

Параметр Единицы
измерения
Земля
(N2 + O2)
Марс
(N2 + CO2)
Плотность атмосферы, ρ кг/м³ 1,225 0,017
Температура, T +15 -50
Динамическая вязкость, μ Ns/м² 0,0000175 0,0000113
Скорость звука, α м/с 340,3 233,1

По-разному формируются и основные критерии подобия, используемые в таких противопоставлениях: число Маха и число Рейнольдса. Особая геометрия лопастей, максимально использующая потенциал подъёмной силы марсианского вертолёта, была обоснована ещё в 1997 году[29]. Однако их радиус и скорость вращения винта нельзя наращивать беспредельно: кончики лопастей не должны двигаться быстрее скорости звука, иначе нарастание механических вибраций и резонанс разрушат аппарат. По расчётам (на Земле испытания на разрушение аппарата не проводились) Ingenuity выходит на 0,8 Маха при 2800 об./мин[26]. На этот предел пришлось выйти уже в сентябре 2021 года[30]

Сезонная динамика состояния атмосферы

Кратер Гейла, август 2012 — февраль 2013 (Curiosity)
Кратер Езеро, 2021 — 2022 (Perseverance)

Давление, плотность и вязкость атмосферы существенно влияют на подъёмную силу. Для взлёта Ingenuity необходимо 20-30% превышение тягового усилия над взлётным весом. В первые месяцы при плотности воздуха 0,0145 кг/м³ его роторы обеспечивали 30%. При падении плотности до 0,012 кг/м³ прирост тяги снижается до 8 % и аппарат оказывается в состоянии аэродинамического застоя, когда даже увеличение скорости оборотов не приведёт к взлёту. В сентябре 2021 года сезонное снижение плотности воздуха было компенсировано форсажем до 2800 об./мин[26], на которых Ingenuity работал до апреля 2022 года[31]. Однако когда в первые дни 2022 года плотность упала на 7% ниже расчётной, и рейс №19 пришлось отменить с привычной на Земле формулировкой «по неблагоприятным метеоусловиям»[32].

Картина сезонных и суточных колебаний атмосферного давления, фиксируемого в кратерах Гейла и Езеро, в целом схожа. Как и предполагает барометрическая формула, графики текущих значений давления смещены примерно на 100 паскалей: Curiosity находится на 2300 м глубже Perseverance, и давление там выше. «Невыгодные» для вертолёта атмосферные условия его пришлось преодолевать за счёт форсажа оборотов винта. На протяжении лётных испытаний приходилось неоднократно варьировать врема старта: атмосферное давление достигает максимума (около 780 Па) в предутренние часы, после чего с восходом Солнца и нагревом воздуха начинает падать до 700 Па и ниже[33] к сумеркам.

Поначалу, исходя из приоритета задачи восполнения истощённого за ночь заряда батарей (а начинается этот процесс медленно, на низких углах Солнца над горизонтом) стартовать предполагали в 11 часов местного времени при плотности 0,016÷0,0175 кг/м³[34]. По прибытии на Марс время старта пришлось сдвинуть на 1÷1,5 часа вперёд, и вплоть до февраля 2022 года Ingenuity обычно взлетал после полудня. С марта старты были перенесены на 10 часов утра[35]. Так или иначе, и «погодная капризность» Ingenuity, и невозможность нести полезную нагрузку не ставят крест на марсианским воздухоплавании как таковом, и даже Ingenuity способен показать лучшие результаты в районах Марса с более высоким атмосферным давлением.

Каждая марсианская осень сопровождается усилением движения пыли и песка в форме локальных, а в отдельные годы (2018, 2007, and 2001) и глобальных планетных бурь. В 2022 году осень наступила 24 февраля, но облако пыли поднялось над Сыртом уже в первые дни января. Инсоляция солнечной панели вертолёта снизилась на 18%; в эти же дни вырос и слой песка на палубе марсохода. Запылённый воздух прогревается быстрее, что дополнительно снизило атмосферное давление на 7%. По совокупности этих неблагоприятных метеоусловий 19-й рейс пришлось отложить[32].

Управление аппаратом и навигация на Марсе[править | править код]

Расстояние между Землёй и Марсом (млн км) в 2012–2024 гг.

Пока проблема высадки человека на другие планеты не решена, всякое движение доставленной туда техники возможно только в режиме программируемого дистанционного управления. Составив и выслав планетоходу (планетолёту) программу его движения, Земля может получить отчётную телеметрию лишь после задержки[8], продолжительность которой зависит от удалённости планеты. Значительный эксцентриситет орбиты Марса (ε=0,094 по сравнению с ε=0,017 у Земли[36]) отражается в сильном разбросе показателей времени прохождения сигнала, которое при максимальном удалении планет (2,63 а. е. или более 400 млн км) может достигать 22 минут[36]. Наконец, если при этом наступает так называемое верхнее соединение планет, когда между ними оказывается Солнце, из-за помех, создаваемых его короной, вести радиообмен вообще невозможно[37][38].

Во избежание потери оборудования ценой в миллиарды долларов, на периоды верхнего соединения НАСА централизованно устанавливает мораторий на передачу любых команд своим объектам на Марсе и на орбитах вокруг него. В предыдущий раз срок такого моратория был установлен для всех марсоходов с 4 апреля по 1 мая 2013 года, а со спутниками (MRO и «Одиссей») с 9 по 26 апреля 2013 года[39]. В 2021 году соединение планет произошло 8 октября 2021 года в 06:35 московского времени (03:35 UTC). На этот раз НАСА сократило сроки моратория до 12 дней, между 2 и 14 октября 2021 года (азимут Марса по Солнцу не менее 2 градусов)[37]. Позже для JPL срок моратория был определён в период между 28 сентября и 17 октября 2021 года (217—235 солы)[40]. Для Curiosity, этого «старшего брата» Perseverance, начало моратория пришлось на 240-й сол его экспедиции[39]; приблизительное совпадение по солам не случайно, так как «окна» дат запусков ракет на Марс привязаны к тем же факторам взаимного положения планет на своих орбитах.

Период пребывания в автономном режиме оба аппарата экспедиции Марс-2020 прошли без потерь. Ingenuity раз в неделю сбрасывал свою телеметрию на борт Perseverance, который, в свою очередь передал её на Землю в первые дни по завершении моратория. По завершении её изучения Perseverance возобновил движение на 237-й сол. Вертолёт же, завершив в 236—240 солы испытания форсированного режима, осуществил в 241-й сол пробный 14-й полёт[41].

Колонка соосных роторов

Вариант колонки до 2020 года[42]
Окончательный вариант

«Земные» способы определения местоположения воздушного судна в пространстве для марсианского воздухоплавания не подходят: слабость и неустойчивость магнитного поля Марса не позволяет использовать компас, а высокоточные гироскопические приборы и средства ориентации по Солнцу[43] выходят за пределы грузоподъёмности марсолёта. Вместе с тем, воздушная навигация необходима здесь в полном наборе инструментов определения навигационных элементов (высота, скорость курс и т. п.) и приёмов коррекции маршрута. Ветры на Марсе малопредсказуемы, и наличие метеостанции (на Perseverance — MEDA) обязательно. Большинство рейсов Ingenuity проходили при ветрах 4-6 м/с; по косвенным данным об осцилляциях в полёте сила ветра возрастает с высотой[44].

В условиях этих ограничений управление полётом осуществляется исключительно по данным, поступающим по ходу движения в программу от средств инерциальной навигации[45] и визуальной одометрии[46]. Перед взлётом оба акселерометра Bosch BMI-160 проходят калибровку: текущие значения наклона днища фюзеляжа к идеальной поверхности, полученные от трёхосевого инклинометра Murata SCA100T-D02, выстраивают истинную вертикаль для всего полёта. Низкая точность, присущая устройствам инерциальной навигации, основанным на микроэлектромеханических схемах (MEMS), требует дополнительных входящих навигационных данных для сдерживания накопления ошибок[47]. Для вертикальной оси их источником служит лидар, а в плоскостной составляющей навигационная камера, отслеживающая смещение ориентиров в предположении ровной поверхности без уклона[25].

Текущие значения крена и тангажа исчисляются путём пересчёта данных по ускорениям от акселерометров; — «это разновидность счисления места при навигации, когда вы измеряете пройденное расстояние, подсчитывая шаги»[44]. Пройденная траектория реконструируется на Земле по кадрам навигационной камеры, для каждого из которых с помощью ориентиров, известных по картам HiRISE и — при наличии таковых — по снимкам марсохода восстанавливается абсолютное местоположение вертолёта и азимут его курса[48].

В отличие от акселерометра и инклинометра, одинаково эксплуатируемых и на Марсе, и на Земле, использование дальномера Lidar Lite v3 в функции бортового высотомера проблематично. На наземных дронах Lidar устанавливается в комплекте с гироскопом, дистанционно подключаемым при необходимости выравнять луч лазера по истинной вертикали, и отключаемым при прохождении участков, на которых отклик лидара может дезориентировать автопилотирование[49]. На Ingenuity лидар жёстко вмонтирован в днище, что исключает его перевод в режим альтиметра «земными средствами». Такая конструкция не приспособлена к полётам над местностью с обилием гряд, валов и других поверхностей, отражающих сканирующий луч в произвольных направлениях — «навигационная система Ingenuity изначально создавалась для короткой программы полётов над плоской или близкой к тому поверхностью»[50][51]. В реакцию полётной программы на отклики лидара пришлось вмешиваться в 9-м рейсе над Сейтахом[52], а при прокладке 24/25 рейсов пришлось отказаться от варианта «24B», предполагавшего фотосъёмку фрагментов «небесного крана»: непредсказуемости отклика лидара на блестящие осколки могла вызвать сбой всей системы визуальной одометрии[35].

Благодаря картографированию Марса, проводимому с начала 2000-х годов, для водителей марсоходов XXI века Марс — не terra incognita, а подготовленное рабочее место. К экспедиции Марс-2020 Геологическая служба США (USGS) на основе снимков HiRISE (угловое разрешение 1 мРад, 30 см / пиксел) и другой уникальной аппаратуры[53] разработала модели рельефа местности (Digital Terrain Models, DTM). Их использование началось управляемой посадкой в кратер Езеро и продолжается в рамках всего проекта Марс-2020, где эти карты являются базовыми в планировании перемещений [54] и марсохода с его системой автонавигации, и вертолёта, полёты которого планируются по моделям местности DTM[55]. Кадры от Ingenuity не могут содействовать их уточнению; наоборот: координатная привязка кадров NAV производится post factum, по завершении каждого полёта[25], через триангуляцию по объектам, попавшим в кадр. При планировании последующих маршрутов «мы не можем доверять совмещённым снимкам, так как мы не знаем, какое расстояние вертолёт пролетел между ними»[55]. Если каждый кадр от Perseverance заносится в базу фотоснимков НАСА со всем набором данных позиционирования камеры и угла её наклона к истинной вертикали, то в снимках от Ingenuity эти параметры, и даже азимут, не заполнены[56].

Технические решения[править | править код]

Блок бортовой электроники[править | править код]

Печатные платы блока бортовой электроники вертолёта[57]

Бортовая электроника вертолёта размещена на пяти примерно одинаковых по размеру печатных платах, заказанных у компании SparkFun Electronics[58] и смонтированных на каркасе в форме куба, подвешенного к нижней части несущей платформы (крестовины) фюзеляжа (шифр ECM, англ. Electronic Core Module). По центру каркаса, внутри куба, расположена связка 6 аккумуляторов с термостатом и нагревателем. По пяти граням куба ECM размещены[59]:

  • плата интерфейса батарей BIB (англ. Battery interface board); смонтирована в нижней грани куба ECM, и в наземных условиях легко демонтируется для замены батарей. Остальные четыре платы расположены по боковым граням модуля:
  • плата энергоснабжения вертолёта HPB англ. Helicopter power board — два преобразователя DC/DC, регулирующие напряжение батарей между 3,3 В и 5 В.
  • плата управления полётом FCB (англ. FPGA / Flight control board) — два двухъядерных (ARM Cortex-R5F) процессора Hercules от Texas Instruments.
  • плата навигации и сервоприводов NSB (англ. NAV/Servo carrier board) — два четырёхъядерных 2,45 ГГц процессора Snapdragon 801 (один резервный[60]), операционная система Linux. «Snapdragon» также используется, как графический процессор при обработке потока изображений от камер. На этой же плате расположены микросхемы, управляющие шестью сервоприводами.
  • плата телекоммуникаций TCB (англ. Telecom board) — модуль SiFlex2 от LS Research, а также 16-разрядный 8-потоковый аналого-цифровой преобразователь, чипы термодатчика, обогревателя и ряд других микросхем.

По суммарной вычислительной мощности Ingenuity значительно превосходит Perseverance[58]. При подсчёте процессоров следует иметь в виду, что на Ingenuity, как и на марсоходах НАСА[61], имеется «резервный компьютер», задействуемый при выходе электроники из строя[60]. Программная платформа F Prime (аббр. F´), использующая открытый исходный код, была разработана в JPL и используется на микроспутниках формата кубсат и пр[62][63]. «Потеря маркера файла» в рейсе № 6 повлекла за собой аномалии в полётном компьютере, после чего в 7 и 8 рейсах подсистему получения и обработки цветных изображений отключили, как предположительно вызвавшую сбой[64]. Таким образом, программные недоработки могут свести на нет любое формальное превосходство по суммам показателей вычислительной техники.

Проверка аппарата в Центре имени Кеннеди
Монтаж Ingenuity на днище марсохода

Как и первый в мире искусственный спутник Земли, первый в мире внеземной летательный аппарат создавался, как образец, демонстрирующий саму возможность полёта, но не как прототип последующей серии. На таких образцах технические решения обычно проверяются на практике при простейшей комплектации вспомогательных элементов и узлов, укладываясь в жёсткие ограничения по весу и габаритам изделия. Как и на первом советском спутнике, приборы для выполнения научных задач на борту Ingenuity не предусматривались.

В отличие от первых ИСЗ, вертолёт для Марса создавался в эпоху высокоразвитой электронной индустрии и робототехники, с широким рынком продукции как военного, так и гражданского назначения. Нормативный акт 48 CFR законодательства о регулировании федеральных закупок позволяет НАСА приобретать продукцию также и на рынке товаров широкого потребления, обозначаемом аббревиатурой COTS (англ. Commercially available off-the-shelf, коммерчески доступные в розничной сети)[b]. Закупки продукции COTS (а не по специальным «оборонным» заказам) иногда оправдывают тем, что многолетний массовый выпуск устойчивых серийных моделей для гражданского рынка даёт известные гарантии надёжности и качества[58]. На рынке COTS закуплены все датчики, устройства питания и радиосвязи вертолёта[65].

Приборное оборудование вертолёта размещено между двумя блоками датчиков[c], верхним и нижним. Верхний блок датчиков (англ. Upper Sensor Assembly) находится вблизи центра масс аппарата, где на несущей «мачте» конструкции между ротором и подвеской блока ECM размещены: миниатюрный (2,5×3×0,8 мм) инерциальный датчик Bosch Sensortech BMI160[66], применяемый в смартфонах и игровых контроллерах[67] и используемый в функциях акселерометра и гироскопа, а также инклинометр SCA100T-D02 японской фирмы Murata весом 1,1 г, размерами 15,6×11,3×5,1 мм и точностью измерений ±0,86°[68], используемый для замера наклона перед взлётом[67]. Оба устройства виброизолированы от работающего ротора.

Нижний блок датчиков (англ. Lower Sensor Assembly) находится под кубом ECM, прилегая к днищу фюзеляжа. Помимо второго инерциального датчика Bosch и обеих видеокамер здесь размещается альтиметр (в документации LRF, англ. laser rangefinder, лазерный дальномер) — 50 Гц лидар Lite v3 фирмы Garmin[69][67] с габаритами 20×48×40 мм и массой 22 г. По паспортным данным устройство работоспособно в диапазоне температур от −20° до +60 °C на расстоянии не более 40 метров[70], соответственно ограничивая предельную высоту полёта Ingenuity.

Энергообеспечение и температурный режим[править | править код]

Реликвия с самолёта братьев Райт

15 января 2020 года сотрудники JPL Chris Lefler и Josh Ravich[71] прикрепили к обратной стороне панели солнечных батарей заламинированный в защитную плёнку фрагмент муслина размером 1,3×1,3 см, которым было обшито крыло самолёта «Wright Flyer» братьев Райт[72]. Чтобы потоки воздуха от роторов не сдули реликвию, узлы верёвки из полиэстера полили сверху эпоксидной смолой. На все эти процедуры ушло 30 минут[73].

Источником энергии служат оптимизированные для солнечного спектра Марса фотоэлементы. Их суммарная площадь 544 см² рассчитана так, чтобы набирать ~40 Вт⋅ч для полной подзарядки за 1 световой день (сол[74]). Габариты солнечной панели, на которой они смонтированы, примерно такие же, как у клавиатуры настольного компьютера — 425×165 мм (площадь 680 см²). На верхнюю сторону панели выведена антенна, а также разъёмы для подзарядки батарей от энергосистемы марсохода, окончательно отсоединённые перед выгрузкой вертолёта на поверхность Марса[7].

Аккумуляторная батарея вертолёта состоит из 6 литий-ионных высокотоковых аккумуляторов Sony SE US18650 VTC4 (стандарт 65,2 мм в длину, диаметр 18,35 мм) общим весом 273 г. Ёмкость, по документации JPL, составляет 2 А·ч; максимальный ток разрядки более 25 А[7]; по паспорту производителя 30 А[75]); номинальное напряжение 3,7 В, а для всей батареи 15÷25,2 В. По паспортным данным полная подзарядка при температуре +23° током 4,2 В / 2 А лежит в пределах 1,5÷2 часов. Необходимость в подзарядке может возникать с периодичностью от одного до нескольких солов[76]. В расчётах суммарная ёмкость 6 аккумуляторов принималась равной 35,75 Вт⋅ч[7], а суточный дебит солнечных батарей 42 Вт⋅ч[77]. Распределение выработанной энергии полагалось следующим:

  • 21 Вт⋅ч — на обогрев аппаратуры в погодных условиях марсианской весны,
  • 10,73 Вт⋅ч (30 % от 35,75 Вт⋅ч) — резерв, и
  • 10 Вт⋅ч, из которых 8 Вт⋅ч (80 % располагаемой мощности) будут израсходованы при постоянной рабочей нагрузке 360 Вт, а 8 Вт⋅ч — на пиковой нагрузке 510 Вт — на один полёт в сутки.

Сумма 41,73 Вт⋅ч по всем трём «статьям» расхода превышает ёмкость аккумуляторов на 6 Вт⋅ч, которые не накапливаются, а сразу по получении расходуются на обогрев. Согласно предполётной документации, элементы бортовой электроники, а также аккумуляторы не должны на протяжении суток охлаждаться ниже −15°C, а весь вертолёт должен переносить снижение ночных температур до −100°C[78].

Относительная краткосрочность пылевой бури начала 2022 года не вызвала проблем с обеспечением полноты подзарядки аккумуляторов, несмотря на 18%-е снижение инсоляции[32]. 3 мая, в ночь на 427 сол система термоконтроля Ingenuity дала фатальный сбой: при переводе аппарата в режим пониженного энергопотребления таймер бортового компьютера оказался сброшен, из-за чего плановый сеанс связи с базовой станцией на Perseverance был пропущен. Руководству экспедиции пришлось прервать всю плановую работу в дельте Неретвы, переведя марсоход в режим круглосуточного мониторинга эфира для поиска «пропавшего» вертолёта. Устойчивая связь была возобновлена 5 мая (сол 429), и в 11:45 LMST телеметрия показала, что аккумуляторы работоспособны и заряжены на 41 %[79]. В этот же день была перепрошита программа термоконтроля. В прежнем наборе критические точки для различных элементов бортовой электроники варьировались от +5°C до –25°C[80]. Теперь порог включения подогрева электроники снижен с –15°C до –40°C[79]. До старта аккумуляторы должны быть прогреты до +5°C, иначе их энергоотдача неприемлемо снижается[81]. Прогрев машины начинается в сол, предшествующий полёту[82].

Ingenuity был первым космическим аппаратом, для которого в расчёты температурного режима пришлось включать излучение тепла механическим двигателем. Средствами ПО Veritrek по 18-факторной модели были рассчитаны режимы для 36 точек (англ. output responses). Расчёты позволили отказаться от использования аэрогеля: прирост массы за счёт этого теплоизолятора оказался неприемлем на фоне достигаемого им эффекта теплосбережения[77].

Ротор изготовлен из композитного алюминиево-бериллиевого сплава (сокр. AlBeMet). Присутствующий в спецификации 2019 года[42] пыльник (англ. dust boot) в готовом изделии отсутствует. Нагрев неохлаждаемого ротора со скоростью 1°/сек служит главным ограничением дальности полётов[83] и требует усиленной теплоизоляции между мачтой и фюзеляжем. Для сокращения потерь тепла на стоянках сечение квадратных медных проводов, соединяющих блок электроники ECM с ротором и солнечными батареями, сделано минимальным[81].

Для термоизоляции и обогрева использован каптон[84], выдерживающий температуры в диапазоне от −273 до +400°C и применённый JPL ещё на лунном модуле программы «Аполлон»[85]. Для внешней термоизоляции фюзеляжа использована плёнка от давнего поставщика по заказам НАСА, фирмы Sheldahl из Миннесоты[86].


Оптические приборы[править | править код]

Наименование Шифр Тип затвора Оптический модуль Матрица Разрешение,
мрад на пиксель
Ориентация
к горизонту
Область пересечения кадров Размещение
(вид со стороны днища)
Обзорная
камера
RTE центральный
(global
shutter)
O-film Bayer
47°×47°
Sony IMX 214 цветная
13 Мп 4208×3120
0,26 -22° FOVs intersection of Ingenuity helicopter cameras.png PIA23969-Ingenuity Helicopter Imaging Suite.jpg
Навигационная
камера
NAV сканирующий
(rolling
shutter)
Sunny
133°×100°
Omnivision OV7251 ч/б
0,5 Мп VGA 640×480
3,6 -180°
(надир)

Съёмки на земле с высоты ~13 см

Цветная обзорная камера RTE
Чёрно-белая навигационная камера NAV

Оптические приборы Ingenuity также представляют собой стандартную продукцию широкого потребления[8][69].

Съёмки горы Кодьяк камерами Perseverance и Ingenuity

Perseverance, камера Mastcam, с расстояния 2,3 км (4-й сол)
Perseverance, камера Supercam, с расстояния 2,4 км (77-й сол)
Ingenuity, с расстояния 2,1 км (91-й сол)

Для навигационной камеры (шифр NAV) выбран оптический модуль производства Sunny с полем зрения 133°(h)×100°(v) и матрицу Omnivision OV7251 VGA 640×480. Снимки, сделанные с минимального расстояния (клиренс ~13 см), показывают неодинаковость искажений по краям линзы.

Скорость съёмки синхронизируется с вращением винтов и составляет 1 кадр на 21 оборот; так что при рабочих 2537 об./мин (~42,3 об./с) эксплуатационная частота кадров составляет примерно 2 кадра в секунду[87]. Для 14-го полёта, в котором испытывался режим, форсированный до 2700 об./мин., частота съёмки кадров была увеличена до 7 кадров в секунду[88].

Аббревиатура обзорной камеры (шифр RTE; англ. Return-to-Earth, буквально «вернуть на Землю») подразумевает, что сделанные ею снимки вертолётом не востребуются и подлежат передаче в ЦУП в составе послеполётной телеметрии. Оптический модуль O-film с полем зрения 47°×47° проецирует изображение на цветную 4208×3120 матрицу Sony IMX 214 с фильтром Байера. Оптическая ось NAV перпендикулярна плоскости днища фюзеляжа и направлена вниз (на надир), а у RTE она направлена под горизонт под углом 22° (примерно 1/16 окружности). Этим создаётся область пересечения размером около 30°×47°, которую можно использовать для взаимоувязки снимков обеих камер при послеполётной обработке. Оптика защищена от пыли прозрачными стёклами. Перед трансляцией на Землю изображения сжимают по алгоритму JPG. [69].

Камера RTE уступает камерам Perseverance уже по размеру матрицы: 20-мегапиксельные Navcam и HazCam располагают по 5120x3840 px при углах обзора 96°x73° и 136°x102° соответственно. Деградация заднего плана в отсутствие зума для укрупнённой съёмки удалённых объектов не позволяет назвать цветные кадры от Ingenuity в полной мере высококачественными. Несопоставимы и объёмы фоторазведки целей: Perseverance и панорамирует местность, и проводит укрупнённую съёмку выбранных объектов ежедневно, высылая на Землю несколько сотен кадров[89], тогда как Ingenuity доставляет из рейса не более 10 фотографий с частотой 1 раз в 2-3 недели[30].

Станция связи на «Персеверанс»

Место монтажа блока (в верхней части полости)
Антенна на приставной скобе

Телекоммуникации[править | править код]

Расположение аппаратов при исчезновении связи 5 декабря 2021 г.

Прямого выхода на спутники связи Ingenuity не имеет, используя марсоход как ретранслятор. Проектировщикам поставили жёсткие ограничения[90]: мощность передатчика не более 0,75 Вт (28,8 дБм); общий вес телекоммуникационного оборудования, включая кабели и антенну, не более 14 г, в том числе 4 г на антенну и коннекторы. Дополнительные ограничения по штыревым антеннам:

  • на вертолёте — высота не более 7,5 см; диаметр не более 1 мм «во избежание излишнего затенения фотоэлементов на панели солнечных батарей»;
  • на марсоходе — высота не более 15 см; площадь места крепления не более 5,6×5,6 см[90].

Станции связи с вертолётом досталось «не идеальное» место установки на ровере[91]: массивная навеска РИТЭГ перекрывает сигналы со стороны кормы аппарата. Это проявилось 5 декабря 2021 года, когда за 3 метра до посадки сигнал пропал: с расстояния 325 метров волны не смогли обогнуть незначительную (менее 5 метров) горушку[92].

На борту обоих аппаратов установлены одинаковые модули SiFlex2 производства LS Research, приобретённые в розничной сети по COTS. Cпециальные обогреватели не позволяют этим микросхемам охлаждаться ниже –15°C, в то время как для необогреваемых проводов и антенн допускается охлаждение до -140°C. Связь осуществляется на частоте 914 МГц по протоколу Zigbee (IEEE 802.15.4) на расстоянии до 1000 метров со скоростью 250 кбит/с в режиме одностороннего или 20 кбит/с в режиме двустороннего радиообмена. Затраты энергии составляют 3 Вт при передаче и 0,15 Вт при приёме[7].

История группы по созданию марсианского вертолёта[править | править код]

Общее фото сотрудников в 2018 году[d]
Тед Цанетос, МиМи Аунг и Боб Баларам
Боб Баларам, Тед Цанетос и Говард Фьёр Грип

Предыстория группы, воплотившей в жизнь идеи и разработки марсианского вертолёта восходит к 2012 году. Высшее руководство Лаборатории реактивного движения НАСА (JPL) в сопровождении МиМи Аунг, на тот момент возглавлявшей один из отделов лаборатории, обозревало выставку дронов, демонстрировавших навигационные алгоритмы. «Не попытаться ли нам сделать это на Марсе?» — спросил глава JPL Charles Elachi у финансового директора René Fradet. МиМи тут же дала справку о разработках в этом направлении и назвала имя Боба Баларама. Директор предложил представить доклад; Баларам подготовил его за 10 дней — и небольшая сумма на дальнейшее изучение вопроса (study money) была выделена[93].

Дотация позволила за два с небольшим года создать макет, получивший одобрение экспертов НАСА. Как следствие, проект получил финансирование в составе бюджетного плана JPL с января 2015 года — даты, с которой ведёт свою историю группа по разработке проекта марсианского вертолёта. Возглавив этот проект, МиМи Аунг сформировала большой междисциплинарный коллектив учёных и инженеров разных специальностей. Всего в пересчёте на полные ставки его штатная численность не превышала 65 работников, а с учётом сотрудников AeroVironment и центров НАСА имени Лэнгли (Langley Research Center) и Эймса над проектом работало около 150 человек[94][93].

19 апреля 2021 года. МиМи Аунг докладывает президенту США Байдену о полёте Ingenuity
9 июня 2022 года. Вручение Трофея Колье[en]

По выступлениям в СМИ и интернете, в качестве авторов информационных бюллетеней и блогов JPL наиболее известны:

  • МиМи Аунг ([mḭ mḭ àʊɰ̃], англ. MiMi Aung, бирм. မိမိအောင်) — руководитель проекта[95][96], «the Mars Helicopter Scout proposal lead»[93]
  • Боб Баларам (англ. Bob Balaram) — главный инженер[97][98][99][52]
  • Теодор Цанетос (Theodore Tzanetos[100]) — руководитель управления операций[64][101][50][102]
  • Яакко Каррас (Jaakko Karras) — заместитель руководителя управления операций[30]
  • Бен Моррелл (Ben Morrell) — инженер управления операций[35]
  • Говард Фьёр Грип (норв. Håvard Fjær Grip) — главный пилот[103][44][104][52][105][50]
  • Джошуа Андерсон (Joshua Anderson) — руководитель отдела тактики[51]
  • Джош Равич (Josh Ravich) — руководитель отдела механизмов и оборудования (Mechanical Engineering)[71][106]
  • Насер Шахат (Nacer Chahat) — старший инженер по радиосвязи (разработчик антенн, установленных на вертолёте и марсоходе)[91]

15 июня 2021 года Космический фонд (Space Foundation) наградила коллектив Ingenuity премией Дж. Свигерта (John L. «Jack» Swigert, Jr.) за 2021 год за исследования космоса[107].

5 апреля 2022 года Национальная авиационная ассоциация объявила, что Трофей Колье[en] за 2021 год присуждён Ingenuity и его группе в JPL[108]. Приём в честь награждённых состоялся в Вашингтоне 9 июня[109].

Работа Ingenuity на Марсе[править | править код]

Принятое в мае 2018 года решение добавить сверх уже отобранного 4 года назад «научного груза» марсохода ещё и вертолёт[17] повлекло за собой не только конструктивные (устройство выгрузки вертолёта, станция радиосвязи с ним) изменения — сдвигался и весь план-график экспедиции. Разработчики подчёркивали, что демонстрация технологий (англ. technology demo) проводится лишь ради доказательства концепции (англ. proof of concept; что последующих полётов не планируется, и по завершении 30-дневного окна испытаний марсоход уедет для исполнения своей главной миссии[110]. Условия и требования к испытаниям состояли в следующем[8]:

  • для обслуживания полётов в рабочем графике марсохода выделялось «окно» в 30 солов, между 60-м и 90-м, что в земном времяисчислении соответствовало интервалу между 19 апреля и 19 мая;
  • в пределах этого срока требовалось выполнить от 1 до 5 полётов;
  • высота полётов ограничивалась 3-5 метрами, дальность 50 метрами, а продолжительность 90 секундами.

Цифры эти были не «паспортными данными» (англ. nameplate capacity), а представляли собой лишь осторожную оценку его потенциала по расчётам, опубликованным в январе 2018 года. В феврале-марте 2018 года цифры «от 90 секунд до 2 минут» полёта при протяжённости до 300 метров вошли и в другие источники[111][112], а после первых полётов главный инженер проекта Баларам подтвердил, что предпочтительны двухминутные перелёты, причём их дальность ограничивает не дефицит энергии, а перегрев ротора со скоростью 1°C в секунду[83], из-за чего [113] в июле-августе полётное время в трёх рейсах было доведено до 165-169,5 секунд.

Выгрузка и предполётная подготовка[править | править код]

Взлётная площадка и лётное поле гелидрома имени братьев Райт

Стоянка, зона полётов и точка наблюдения
Прежде, чем получить имя Ван Зейла, точка наблюдения марсохода называлась «Скрадок птицелова» (Twitcher’s Point)

Требования к площадке для лётных испытаний сформулировали сами конструкторы: размер 10×10 метров, уклон не более 5°, отсутствие камней более 4 см[84]. Найдя подходящий гелидром и выгрузив вертолёт, марсоход должен был занять точку наблюдения примерно в 90 метрах поодаль (фактически расстояние составило 64,3 м)[114]. На карте кратера Езеро появился новый астротопоним: точку эту на планах развёртывания обозначили «англ. Twitcher’s Point», буквально «скрадок» (место скрытого наблюдения) орнитолога, путешествующего на огромные расстояния ради наблюдений за редкими птицами[115]

17 марта JPL назначила первый полёт «не ранее первой недели апреля»[116] (впоследствии оборот «не ранее, чем» вошёл в шаблон уведомлений JPL), и созвала на 23 марта брифинг.

Способ крепления вертолёта к марсоходу и все механические приспособления, обеспечивавшие его выгрузку на Марсе, были спроектированы, изготовлены и прошли проверку в Lockheed Martin Space[117][1] — одном из четырёх специализированных подразделений крупнейшей военно-промышленной корпорации США. На развёртывание вертолёта отводилось 6 солов[118]. Операция началась 21 марта сбросом кожуха, прикрывавшего вертолёт в пути на Марс. Путь к месту выгрузки вертолёта занял 7 солов. 28 марта начали поэтапно приводить вертолёт из походного положения в рабочее; 29 марта были распрямлены стойки по его левому борту, 30 — по правому. После этого была проведена последняя подзарядка аккумуляторов Ingenuity от марсохода. К 3 апреля питающий кабель был отсоединён, и была дана команда на сброс груза.

Как только вертолёт преодолел в свободном падении 13 сантиметров, отделявших его шасси от поверхности Марса, марсоход переместился на ближнюю точку наблюдения за следующим этапом испытаний. На следующий день телеметрия показала, что термоизоляция фюзеляжа не нарушена, заряд батарей за ночь не утерян, и таким образом вертолёт преодолел первое испытание холодом[119].

С переходом вертолёта в автономный от марсохода режим операция по выгрузке завершилась. Начался отсчёт времени нового этапа экспедиции — лётных испытаний, на которые отводилось 30 солов[118].

6 апреля JPL объявила, что полёт состоится «не ранее, чем в воскресенье, 11 апреля» и пригласила публику на веб-трансляцию его видеоматериалов[120].

График операции по выгрузке вертолёта на поверхность Марса[118]
сол операции миссия Марс-2020 операция Ingenuity Stowed Inside Debris Shield.jpg
план факт Δ сол дата
1 1 0 30 21.03.2021[98] Сброс защитного кожуха The debris shield realeased (cropped).png
2 8 6 37 28.03.2021[121] Разблокировка поворотного кронштейна, удерживавшего сложенный вертолёт в положении для перевозки. При переводе груза из положения «на боку» в направлении горизонтального пара стоек по левому борту вертолёта принимает штатное положение. Ingenuity swinging down from Perseverance.gif
3 9 6 38 29.03.2021[122] Специальный электромотор завершает поворот кронштейна, удерживающего Ingenuity, после чего корпус аппарата принимает нормальное вертикальное положение Ingenuity vertical under Perseverance rover (cropped).jpg
4 10 6 39 30.03.2021[98][123] Высвобождаются защёлки стоек по правому борту, после чего вертолёт оказывается висящим на кронштейне на расстоянии 13 см от поверхности Марса. Ingenuity Helicopter with fully deployed legs.png
5 13 8 42 03.04.2021[124] По завершении последней подзарядки аккумуляторов вертолёта технический шлейф, соединявший Ingenuity с энергосистемой марсохода, также разрывается. Последний пироболт инициирует сброс вертолёта на поверхность, после чего марсоход отъезжает на 5 метров. Ingenuity helicopter first colour image.jpg
6 14 8 43 04.04.2021[125] С получением телеметрии и кадров, подтверждающих, что: 1) все четыре опоры шасси стоят на грунте; 2) марсоход отъехал от вертолёта на 5 метров, и 3) установлена радиосвязь между обоими устройствами, начинается отсчёт солов испытательного окна. Ingenuity Helicopter Deployment Successful.png
Примечание: первая иллюстрация, расположенная в строке заголовка таблицы, отражает предварительный этап, не связанный напрямую с вертолётом: сброс панели, защищавшей радар RIMFAX на стадии управляемого приземления
29.03.2021: С места предстоящего сброса вертолёта в промежутке между операциями по его развёртыванию Perseverance панорамирует вид на северо-восток. В один из кадров фотопанорамы попадает защитный кожух вертолёта, отстёгнутый ещё 21 марта. Правее на том же уровне тёмная полоса — щит RIMFAX.

В ожидании первого полёта

На стоянке. Анимация из фото за 6–9 и 16 апреля.
8 апреля. Проверка лопастей

Фотография от 5 апреля показала, что за время транспортировки середину правого ряда элементов солнечных батарей частично присыпало песком[126]. 7 апреля лопасти были расфиксированы[119] и 8 апреля прошли пробную поочерёдную прокрутку[127]. 9 апреля НАСА назначило первый полёт на воскресенье, 11 апреля[128], но уже на следующий день старт отсрочили до «не ранее, чем на 14 апреля».

Как выяснилось, 9 апреля (49-й сол)[129] при тестовом переходе из предполётного режима в полётный сработала защитная процедура вывода из цикла исполнения всей программы[130]. Похожая ситуация в истории космонавтики уже была: 10-11 июня 1957 года при попытках запуска первого искусственного спутника Земли «автоматика управления запуском в последние секунды „сбрасывала схему“», и ракета со старта так и не ушла[131].

12 апреля JPL нашла «здравый путь к решению проблемы»[132] — добавить «заплатку» в программу полётного контроля. К 16 апреля в неё дописали две процедуры для обхода «неудобного» запроса, что гарантировало успешное завершение этапа раскрутки винтов. Скомпилировали и даже перекачали на бортовой компьютер марсохода новую версию, но решение по её инсталляции отложили до утра субботы, 17 апреля. Сославшись на то, что это была бы уже не та сборка, которая успешно отработала на Земле два года, а комплексное тестирование новой сборки отсрочило бы запуск[130], завершающую перепрошивку на вертолёте отложили в ожидании исхода первого старта, переназначенного на 19 апреля[133].

Этап демонстрации технологий: полёты 1-5[править | править код]

Хронология испытаний и полётов на этапе демонстрации технологий[3]

полёта
Дата Отсчёт суток миссии Полётное
время
Горизон-
тальная
скорость
Высота Маршрут Суммарный
перелёт
время
UTC/GMT
Марс 2020 Ingenuity полёта висения от до азимут длина
солы секунд м/с м м м м
09.04.2021 49 5 Самозавершение цикла раскрутки лопастей[129]
11.04.2021 14:54 50 6 Полёт отменён
1[133] 19.04.2021 07:34 58 14 39,1 0 3 JZRO*) 0 0[134]
2[135] 22.04.2021 09:33 61 18[96] 51,9 0,5 5 5 W↕E 0 2+2=4
3[136] 25.04.2021 11:31 64 21 80,3 2 5 5 N↕S 0 50+50=100
29.04.2021 14:12 68 25 Полёт отменён[137][138]
4[139] 30.04.2021 14:49 69 26 116,9 3,5 5 5 JZRO S↕N 0 133+133=266
5[140] 07.05.2021 19:26 76 32 108,2 2 5 10 JZRO B S↑ 129 129
Примечания:

*) JZRO — код, присвоенный ИКАО гелидрому им. братьев Райт на Марсе.

Первые снимки с вертолёта

19.04.2021, полёт №1
22.04.2021, полёт №2
Первый полёт

Взлёт состоялся 19 апреля 2021 года в 07:34 UTC. Все этапы алгоритма предполётной подготовки были пройдены без сбоев. Когда ротор набрал 2537 оборотов в минуту, вертолёт поднялся на высоту 3 метра со скоростью 1 м/с и, провисев предусмотренные 30 секунд[84], приземлился[114].

Весь полёт, включая набор высоты и спуск, длился 39,1 секунды[133]. По точным данным геопозиционирования точек взлёта и посадки путь вертолёта в горизонтальной плоскости не был нулевым и составил 5 сантиметров. Кроме того, в зависании вертолёт развернул фюзеляж на 96°: этот запланированный[141] манёвр, в частности, необходим для проверки работы программы, корректирующей курс по изображениям от навигационной камеры.

Рейс № 2 (сол 61, 22.04.2021) ● 4,3 м ● 51,9 с ● 0,5 м/с ● высота 5 м

Набрав высоту 5 м, вертолёт

  • исполнил три последовательных поворота примерно на 1/4 окружности каждый (в сумме на 276°),
  • на скорости 0,5 м/с переместился на 2 метра вбок с возвратом назад (общий путь составил 4,3 метра),
  • сделал первые три высотных фотоснимка на камеру RTE

и через 51,9 секунды приземлился в точке старта[103].

Небольшие горизонтальные перемещения Ingenuity совершал и в первом полёте, но их пределы были такими же, как и в камере испытаний на Земле — «на две длины карандаша»[142]. Во втором полёте переход между режимами горизонтального полёта и висения[143] был отработан в полной мере.

Рейс № 3 (сол 64, 25.04.2021) 100 м ● 80,3 с ● 2 м/с ● высота 5 м

Возвратный вылет (англ. roundup trip) на 50 метров к северу был исполнен в полном соответствии с полётным заданием[136][103]. Это был вторая и последняя демонстрация возможности вылетов с 3-суточным межрейсовым интервалом. Поскольку основные задачи показательных полётов были выполнены[138], в приглашении на брифинг 30 апреля[144] было объявлено, что предстоящие 4-й и 5-й рейсы будут переходными к новому этапу — от «демонстрации технологий» к «демонстрации возможностей»[145]. Этот терминологический приём позволил, не изменяя ранее утверждённые формулировки задач, найти обоснование продолжения полётов: их по-прежнему считали «демонстрацией», которая лишь перешла из одной фазы в другую:

  • демонстрация технологий (technology demo), проведённая в течение 31 сола 1-5 полётов;
  • демонстрация практического применения (операций, operations demo), проводимая, начиная с 6-го полёта.

Снимки камер «Персеверанс»

25.04.2021, полёт № 3
30.04.2021, полёт № 4
Рейс № 4 (сол 69, 30.04.2021) 266 м ● 116,9 с ● 3,5 м/с ● высота 5 м

Накануне первого полёта Ingenuity, 17 апреля, руководитель проекта МиМи Аунг говорила корреспонденту CNN:

Интервалы[e] между рейсами будут прогрессивно сокращаться. Ingenuity может полететь на 4-й день после первого рейса, затем на 3-й после второго и так далее. В следующих рейсах вертолёт сможет подняться на 5 метров и перемещаться до 15 метров вперёд и назад.

«Но как только мы дойдём до 4-го и 5-го полётов, вот тут-то мы повеселимся», — сказала Аунг. «Мы действительно хотим раздвинуть границы. Ведь не каждый день приходится испытывать вертолёты на Марсе! Поэтому хочется быть очень смелыми».

Для 2-го и 3-го старта интервал в 3 сола был выдержан (58 — 61 — 64), но в 67-й сол было лишь оглашено задание 4-го рейса, который должен был состояться на следующий день, 29 апреля. Очередной возвратный рейс с посадкой в точке взлёта был запланирован на большую дальность и длительность, увеличив при этом и скорость полёта[138]. Но в назначенный срок вылет не состоялся: исполнение программы прервалось перед точкой перехода из предполётного режима в полётный. Как объяснили программисты JPL, «заплатка», поставленная на программу перед 19 апреля, в 15 % случаев не помогает обойти критическое место, а 29 апреля пришлось как раз на те самые несчастливые 15 %[137][147].

На следующий день, 30 апреля вертолёт преодолел 266 метров в оба конца за 116,9 секунд на скорости до 3,5 м/с при высоте полёта 5 метров. По пути в обе стороны в объектив навигационной камеры NAV попадали одни и те же точки маршрута, и МиМи Аунг пообещала создать из них стереопары. Однако анаглифы по итогам этого полёта так и не появились: все 62 чёрно-белых кадра, отобранные JPL для архива видеоматериалов НАСА, относились только к отрезку после разворота. Перед этим сама же МиМи Аунг пояснила, что NAV снимает прежде всего для полётного контроллера, после чего большая часть этих снимков в архив не отсылается, а уничтожается[139]. Все 5 фотографий маршрута на цветную камеру RTE благополучно дошли.

В тот же день, 30 апреля, в релизе НАСА было сообщено (без подписи, но с упоминанием Дейва Лавери, как куратора программы Ingenuity в штаб-квартире НАСА в Вашингтоне, а также МиМи Аунг), что на новом этапе демонстраций полёты будут осуществляться всё реже, а интервалы между ними увеличатся до 2-3 недель, и не позднее конца августа полёты прекратятся[20].

07.05.2021, полёт № 5
Рейс № 5 (сол 76, 07.05.2021) 129 м ● 108,2 с ● 2 м/с ● высота 5 м

Счётчик времени испытательного окна был запущен в 41-й сол экспедиции «Марс-2020». Накануне второго рейса, 22 апреля (58-й сол) руководитель проекта МиМи Аунг напомнила, что для команды Ingenuity это уже 18-й сол из отведённых 30[148]. Из-за двух переносов (1-го и 4-го полёта) уложиться в это окно не удалось: пятый полёт, назначенный на 7 мая (69-й сол экспедиции), проходил уже в дополнительный, 31-й сол испытаний.

Полётное задание на 5-й рейс было объявлено за день до вылета. Вертолёт впервые направлялся в точку, обследованную только по орбитальным съёмкам и цифровой модели местности. Перед посадкой предстояло подняться из 5-метрового полётного коридора на вдвое большую высоту и сделать оттуда обзорные снимки[137].

Взлетев 7 мая, Ingenuity прошёл на заданной 5-метровой высоте курсом на юг. Пройдя 129 метров, вертолёт завис, поднялся до 10 метров и сделал с этой высоты 6 цветных фотографий[149]. Точка приземления получила название «Поле B» («Field B»); в дальнейшем новые гелидромы именуются по буквам латинского алфавита.

Видеозаписи полётов Ingenuity

19.04.2021. Запись 1-го полёта
22.04.2021. Запись 2-го полёта
25.04.2021. Запись 3-го полёта
30.04.2021. Запись 4-го полёта, со звуком
Мультипликации, составленные из кадров навигационной камеры

Рейсы с третьего по седьмой

Рейс №3 (25.04.2021)
Рейс №4 (30.04.2021)
Рейс №5 (07.05.2021)
Рейс №6 (23.05.2021)
(последние 39 секунд)
Рейс №7 (08.06.2021)
(48 секунд)

Рейсы с восьмого по двенадцатый

Рейс №8 (22.06.2021)
Рейс №9 (05.07.2021)
Рейс №10 (24.07.2021)
Рейс №11 (05.08.2021)
Рейс №11. На месте взлёта виден X-образный «след» в форме лопастей
Рейс №12 (16.08.2021)

Рейсы с тринадцатого по шестнадцатый

Рейс №13 (05.09.2021)
Проверка вращения лопастей накануне полёта №14 (16.09.2021).
Предполётная прокрутка лопастей (23.10.2021).
Рейс №15 (06.11.2021)
Рейс №16 (21.11.2021)
Рейс №13 (05.09.2021): съёмка правой камеры Mastcam-Z марсохода Perseverance с расстояния 300 метров[150]


Этап демонстрации возможностей применения: рейсы с 6-го и далее[править | править код]

Хронология[править | править код]

рекордные цифры
отмечены
только по первой дате их достижения

рейса
Дата LMST
поясная дата на Земле
может отличаться на сутки
Полётное
время
Горизон-
тальная
скорость
Высота
полёта
Маршрут Фотографии
от Место посадки азимут длина перелёт ч/б[151]
NAV
цв.[152]
RTE
время сол секунд м/с м до уровень координаты м
6[153] 23.05.2021 12:33 91 139,9 4 10 B C –2569 18°26′30″ с. ш. 77°27′00″ в. д. / 18,44166° с. ш. 77,449943° в. д. / 18.44166; 77.449943 SW, S, NE ~101 150+15+50=215 106 8
04.06.2021[64] 105 Вылет не состоялся
7[154] 08.06.2021 12:33 107 62,8 4 10 C D –2568,9 18°26′24″ с. ш. 77°27′01″ в. д. / 18,439878° с. ш. 77,45015° в. д. / 18.439878; 77.45015 S 106 106 72 камера
откл.
8[64] 22.06.2021 12:33 120 77,4 4 10 D E –2569,4 18°26′14″ с. ш. 77°27′03″ в. д. / 18,43724° с. ш. 77,450795° в. д. / 18.43724; 77.450795 StE 160 160 186
9[105] 05.07.2021 12:33 133 166,4 5 10 E F –2579,9 18°25′41″ с. ш. 77°26′44″ в. д. / 18,428085° с. ш. 77,44545° в. д. / 18.428085; 77.44545 SW 625 625 193 10
10[155] 24.07.2021 12:04 152 165,4 5
12
F G –2578,2 18°25′41″ с. ш. 77°26′37″ в. д. / 18,428082° с. ш. 77,443715° в. д. / 18.428082; 77.443715 SW, W,
NW, NE
~95 233 190 10
11[3] 05.08.2021 12:33 163 130,9 5 12 G H –2569,9 18°25′58″ с. ш. 77°26′21″ в. д. / 18,43278° с. ш. 77,43919° в. д. / 18.43278; 77.43919 NW 383 383 194 10
12[3] 16.08.2021 13:23 174
169,5
4,3 10 H H –2570,3 18°25′58″ с. ш. 77°26′21″ в. д. / 18,43268° с. ш. 77,43924° в. д. / 18.43268; 77.43924 NE,SW ~25 450 197 10
13[3] 05.09.2021 12:03 193 160,5 3,3 8 H H –2569,8 18°25′58″ с. ш. 77°26′21″ в. д. / 18,43285° с. ш. 77,43915° в. д. / 18.43285; 77.43915 NE,SW >0 210 191 10
16.09.2021 11:11 204 Наземная двухминутная прокрутка винтов в форсированном до 2800 об./мин. режиме[26][30][156] 2
18.09.2021 206 Подскок на 5 метров при 2700 об./мин. не состоялся из-за дефектов в двух сервоприводах[30]
21.09.2021 14:54
23.09.2021 11:01
209
211
Пробное раскачивание сервоприводов (wiggle tests) прошло успешно[30] 3 1
На период верхнего соединения Земли и Марса (28 сентября — 17 октября; солы 217–235) введён мораторий на радиообмен с аппаратами[30][40][38]
19.10.2021 11:07 236 Пробные раскрутки винтов (указано время фотоснимков) 1
23.10.2021 240 1
14[88] 24.10.2021 12:33 241 23 2 5 H H –2569,9 18°25′58″ с. ш. 77°26′21″ в. д. / 18,43284° с. ш. 77,43920° в. д. / 18.43284; 77.43920 2 2 182
15[102] 06.11.2021 12:03 254 128,8 5 12 H F –2578,9 18°25′43″ с. ш. 77°26′42″ в. д. / 18,428705° с. ш. 77,445013° в. д. / 18.428705; 77.445013 SE 407 407 191 10
16[157] 21.11.2021 12:33 268 107,9 1,5 10 F J –2582,2 18°25′48″ с. ш. 77°26′47″ в. д. / 18,43013° с. ш. 77,44645° в. д. / 18.43013; 77.44645 NE 116 116 185 9
17 05.12.2021 12:33 282 116,8 2,5 10 J K –2579,6 18°25′59″ с. ш. 77°26′52″ в. д. / 18,43305° с. ш. 77,44772° в. д. / 18.43305; 77.44772 NE 187 187 192 10
18[158] 15.12.2021 12:02 292 124,3 2,5 10 K L –2573,0 18°26′10″ с. ш. 77°27′00″ в. д. / 18,43624° с. ш. 77,45010° в. д. / 18.43624; 77.45010 NE 230 230 184 10
07.01.2022 314 Полёт, назначенный на 7 января[159] (по отчёту #358 на 5 января, сол 313) отменён по метеоусловиям[32]
23.01.2022 330 Полёт отменён
19 08.02.2022 12:03 345 99,98 1 10 L E –2569,4 18°26′13″ с. ш. 77°27′03″ в. д. / 18,43707° с. ш. 77,45076° в. д. / 18.43707; 77.45076 NE 63 63 174 9
20 25.02.2022 10:02 364 130,3 4,4 10 E M –2570,4 18°26′36″ с. ш. 77°26′55″ в. д. / 18,44336° с. ш. 77,44859° в. д. / 18.44336; 77.44859 N 391 391 192 10
21[160] 10.03.2022 10:02 375 129,2 3,85 10 M N –2558,6 18°26′43″ с. ш. 77°26′32″ в. д. / 18,44514° с. ш. 77,44220° в. д. / 18.44514; 77.44220 NW 370 370 191 10
22[161] 20.03.2022 10:02 384 101,4 1 10 N N –2561,6 18°26′46″ с. ш. 77°26′35″ в. д. / 18,44611° с. ш. 77,44293° в. д. / 18.44611; 77.44293 NE 68 68 176 9
23[162] 24.03.2022 10:03 388 129,1 4 10 N P –2565,8 18°27′02″ с. ш. 77°26′36″ в. д. / 18,45058° с. ш. 77,44329° в. д. / 18.45058; 77.44329 NW 358 358 191 10
24 03.04.2022 09:32 398 69,8 1,45 10 P P –2563,2 18°27′03″ с. ш. 77°26′33″ в. д. / 18,45077° с. ш. 77,44247° в. д. / 18.45077; 77.44247 NW 47,5 47,5 164 6
25 08.04.2022 10:02 403 161,3
5,5
10 P Q –2557,7 18°27′17″ с. ш. 77°25′50″ в. д. / 18,45477° с. ш. 77,43059° в. д. / 18.45477; 77.43059 NW
704
704
190 10
26 20.04.2022 11:37 414 159,3 3,8 8 Q R –2559,6 18°27′06″ с. ш. 77°25′50″ в. д. / 18,45163° с. ш. 77,43047° в. д. / 18.45163; 77.43047 SE,W,NE 187 360 190 10
27 24.04.2022 11:37 418 153,25 3 10 R S –2556,6 18°27′09″ с. ш. 77°25′35″ в. д. / 18,45252° с. ш. 77,42636° в. д. / 18.45252; 77.42636 SE,SW,NW 237 305 181 12
28 29.04.2022 11:52 423 152,86 3,6 10 S T –2549,56 18°27′26″ с. ш. 77°25′14″ в. д. / 18,45714° с. ш. 77,42068° в. д. / 18.45714; 77.42068 NW 421 421 180 10
29 11.06.2022 15:27 465 66,6 5,5 10 T U –2550,29 18°27′22″ с. ш. 77°25′04″ в. д. / 18,45598° с. ш. 77,41768° в. д. / 18.45598; 77.41768 W 182 182 169 5
Запланированные или ожидающие подтверждения
30 август 2022 U V


Séítah-N (рейсы 6 – 9)[править | править код]

Трасса 6-го рейса (жёлтый «крюк»)
Рейс № 6 (сол 91, 23.05.2021) 205 м ● 139,9 с ● 4 м/с ● высота 10 м ► «C», –2 569 м

Исходя из указания «на следующей неделе», прозвучавшего в среду, 19 мая в анонсе рейса №6[163], и с поправкой на американский счёт недель с воскресенья новый, шестой старт можно было ожидать в интервале между 23 и 29 мая. Однако, ещё пребывая в ожидании старта, 27 мая подписчики уведомлений НАСА узнали, что старт состоялся практически досрочно (в субботу, 22 мая по зонам времени США, или 23 мая в 05:20 UTC), и что уже несколько дней JPL изучает возникшие в полёте аномалии. На формальных отчётных цифрах эти аномалии практически не отразились, если не считать незначительного недолёта до расчётной точки «C», который, однако не вышел за границы 5-метрового посадочного эллипса. Все остальные записи в журнал полностью соответствовали полётному заданию: вертолёт

Рейс №6 22/23.05.2021
  • перемещался на высоте 10 метров против 5 метров в предыдущих рейсах (в рейсе № 5 Ingenuity эту высоту набрал, но на ней не перемещался);
  • достиг скорости 4 м/с против 3,5 м/с в рейсе № 4 и 2 м/с в рейсах № 3 и 5;
  • увеличил время пребывания в воздухе до 140 секунд против 117 секунд в рейсе № 4[3].

На протяжении полёта вертолёт дважды изменял курс. Маршрут суммарной протяжённостью 215—220 метров складывался из трёх отрезков: 1) 150 метров курсом на юго-запад; 2) 15-20 метров курсом на юг; 3) 50 метров курсом на северо-восток (возвращение на треть пути назад параллельно уже пройденной трассе).

Фотосъёмка с Perseverance

24.05.2021, поле «C», после 6-го рейса
12.06.2021, поле «D», после 7-го рейса

Из текста задания по фотографированию местности обзорной камерой RTE вырисовывается следующая последовательность манёвров. Пройдя 150 метров на юго-запад, вертолёт должен был переложить курс на 45°, после чего на протяжении 15-20 метров полёта в новом, южном направлении, снимать местность, расположенную на западе[104]. Чтобы двигаться на юг, сохраняя при этом ориентацию камеры RTE на запад, вертолёту предстояло пройти эти 15-20 метров «боком», левым бортом вперёд. Крюкообразная трасса подразумевала предварительный пролёт над полем «C» с возвратом к нему для посадки. «Кружение» над неизвестным районом будущей посадки исключено: хоть по окончании показных полётов места посадок выбираются в основном без участия марсохода, но с активной проработкой орбитальных снимков[163] и цифровой модели местности (DTM)[71].

Фотофиксация с камеры марсохода подтвердила, что аппарат стоит всеми опорами на ровной поверхности[164]. Тем не менее, с первых сообщений СМИ рейс № 6 стал называться «аномальным»[165][104][153].

Так называемая «аномалия в 6-м рейсе» возникла на 54-й секунде и имела признаки «болтанки» воздушного судна с колебаниями крена и тангажа до 20°[104]. Как результат, резко возрос трафик между навигационной подсистемой и механизмами: реагируя на изменения картинки с камеры NAV, программа управления полётом посылала корректирующие сигналы на винт. Отчётная телеметрия подтвердила сопутствовавшие этому пиковые скачки энергопотребления.

Сбой был объяснён «потерей» одного из кадров, поступавших от навигационной камеры[104][64]. Такого рода аномалии, нештатные ситуации ожидаемы при обкатках любых механизмов, тем более, что на Земле собственно полёты с манёврами над реальной поверхностью не осуществлялись, органичиваясь пространством барокамеры. 24 июня Тедди Дзанетос оптимистично заявил, что продолжительность следующих полётов будет увеличена до 3 минут, а протяжённость до километра[64][166]).

Высота полёта в 7-9 рейсах осталась на уровне шестого (10 м); скорость в 6-8 рейсах составляла 4 м/с и лишь в девятом увеличилась до 5 м/с. Сообщения о предстоящих рейсах с шаблонной формулировкой «не ранее такого-то числа» приобрели рутинный характер: предварительно анонсировались только «рекордные» задания, остальная же статистика с запозданием добавлялась в журнал полётов на сайте НАСА[3].

Рейс № 7 (сол 107, 08.06.2021) 106 м ● 62,8 с ● 4 м/с ● высота 10 м ► «D», –2 569 м
Рейс № 8 (сол 120, 22.06.2021) 160 м ● 77,4 с ● 4 м/с ● высота 10 м ► «E», –2 569 м

Попытка взлёта, предпринятая 4 июня, оказалась неудачной, о чём было сообщено post factum только 29 числа[64]. Не взлетел вертолёт и во вновь назначенную дату «не ранее воскресенья, 6 июня»[10]. Лишь 9 июня твиттер nasajpl сообщил, что 7-й рейс состоялся во вторник, 8 июня (107-й сол). Проведя в воздухе 62,8 секунды, вертолёт приземлился в 106 метрах к югу от точки старта[167]. После перепрошивки программы управления полётом, «сбрасывавшей таймер» по завершении медленной (50 об./мин.) прокрутки винтов, 18 июня был объявлен 8-й рейс с датировкой «не ранее 21 июня». Взлетев 22 июня, за 77,4 секунды Ingenuity переместился к югу ещё на 160 метров, совершив посадку в 133,5 метрах от текущего местоположения марсохода[64][3]. Цветная камера RTE в этих рейсах была отключена, как предположительно вызвавшая сбой[64]. 26 июня JPL сообщила об устранении сбоев, ранее освещённых в докладах от 9[129], 16[130], 17[95] и 29 апреля[137], а также о неудачной попытке старта 4 июня.

Абсолютная высота точек старта и полётных коридоров
Рейс № 9 (сол 133, 05.07.2021) 625 м ● 166,4 с ● 5 м/с ● высота 10 м ► «F», –2 580 м

До обещанного в мае полёта на километр за три минуты[64] девятый рейс не дотянул. Пересекая Сейтах наискосок курсом на юго-запад, вертолёт «срезал угол» относительно трассы марсохода. Уже над «береговыми» грядами Артуби, на последних 80 метрах пути навигационная система отклонила курс на -30°, и вертолёт совершил посадку в 47 метрах от центра расчётного 50-м эллипса (практически на его краю), пройдя в общей сложности 625 метров[105]. Этот рекорд дальности перекрыть трудно, так как существенный вклад в него внесла особая топография маршрута: вертолёт спускался в 11-метровую низину (практически на высоту полёта). Поэтому уже 2 июля JPL известила о рекордах, ожидаемых «не ранее, чем через два дня»[52]. Место посадки было выбрано с перспективой дальнейшего обследования «Рельефных гряд» (Raised Ridges) — участка, названного месяц назад (6 июня) в числе четырёх областей исследований первой кампании[168]. Гряды эти оказались лишь на последней из 10 фотографий камеры RTE в виде парных линий камней, смутно вырисовывавшихся на дальнем плане на расстоянии 50-200 метров[169]. Пресса единодушно зачла это, как предварительную фоторазведку района, куда Perseverance обязательно направится для взятия образцов породы[170].

Начиная с 9-го и вплоть до 15-го рейса JPL выкладывала на сайте НАСА по 10 цветных фотографий из каждого полноценного вылета[152].

Séítah-S (рейсы 10 – 14)[править | править код]

Рейс № 10 (25 июля)

Маршрут полёта
Над «Рельефными[f] грядами» («Raised Ridges»)
Рейс № 10 (сол 152, 24.07.2021) 233 м ● 165,4 с ● 5 м/с ● высота 12 м ► «G», –2 580 м

Честь анонсировать этот рейс на брифинге 21 июля была предоставлена Дженнифер Троспер, заместителю руководителя всего проекта Марс-2020[155]. Выдача полётного задания группе Ingenuity на столь высоком уровне дополнительно подчёркивала наличие «заказа» со стороны группы Perseverance. Через два дня, 23 июля Тед Цанетос уточнил детали и опубликовал карту маршрута. Ради фотографирования «Рельефных гряд» впервые после 6-го рейса трасса предполагала несколько поворотов и складывалась из нескольких звеньев. Общая траектория 10-го рейса представляла собой четыре хорды разорванного овала. Последовательно проходя эти отрезки по часовой стрелке, в конце каждого вертолёт перекладывал курс от ~30° до ~135°. Отдельные участки Ingenuity проходил, как и в 6-м рейсе, «боком вперёд».

При расстоянии между точками взлёта и посадки около 95 метров общая протяжённость трассы составила 233 метра. Съёмка «Рельефных гряд» производилась не с низкой, как это можно было ожидать, а наоборот, с рекордной на тот момент для вертолёта 12-метровой высоты[101].

Рейс № 11 (5 августа)

На северо-запад от «Рельефных гряд»
На месте взлёта виден X-образный «след» в форме лопастей
Рейс № 11 (сол 163, 05.08.2021) 383 м ● 130,9 с ● 5 м/с ● высота 12 м, ► H», –2 570 м

В этом рейсе точка посадки «H» была определена как база рекогносцировочных вылетов в зоне предстоящей работы марсохода. Объявив 11-й вылет техническим перегоном на эту базу, JPL не выдала вертолёту никаких заданий по цветной аэрофотосъёмке, хотя трасса пролегала вдоль уже «присмотренных» учёными гряд Artuby[171], где впоследствии были взяты пробы. Не обременённый задачами зависать и менять курс по пути, вертолёт повторил рекорды предыдущего рейса по скорости и высоте, заодно испытав инерционную навигацию в движении «задним ходом» на протяжении всего полёта[106]. Своего рода тест на качество кадров прошла и цветная камера RET, постоянно обращённая назад, где южнее точки старта «G », находился Perseverance. Марсоход, геометрически не выпадавший из поля зрения RET, оказалось возможным различить лишь на первом из 10 снимков «цветной фотосессии» этого полётного дня.

Последующие четыре вылета с точки «H» вывели эту базу на второе место после «Поля Братьев Райт» по количеству отправлений, а по суммарной протяжённости (1069 м) и продолжительности этих рейсов (481,8 с), а также стояночного времени вертолёта (3 месяца, с 5 августа по 6 ноября) гелидром «H» даже опередил колыбель марсианского воздухоплавания[3].

12-й и 13-й рейсы над Сейтахом

№ 12 (16 августа)
№ 13 (5 сентября)
Рейс № 12 (сол 174, 16.08.2021) 450 м ● 169,5 с ● 4,3 м/с ● высота 10 м ► «H», –2 570 м
Рейс № 13 (сол 193, 05.09.2021) 210 м ● 160,5 с ● 3,3 м/с ● высота 8 м ► «H», –2 570 м

Решающим для последующей судьбы вертолёта, ожидавшего прекращения рейсов до конца августа[20], стал 12-й вылет, в котором впервые была продемонстрирована реальная, а не умозрительная отдача от цветной аэрофотосъемки для работы марсохода. В интервью Spectrum была представлена одна из фотографий 12-го рейса, по которой марсоход немного скорректировал путь объезда одного холмика в гряде Артуби[55].

Вертолёт и обследование «Рельефных гряд»

Имя «Рельефных гряд» оказалось в центре внимания после 5 июля (133-й сол), когда на заднем плане последней фотографии Ingenuity из перелёта через Сейтах смутно появились спаренные цепочки валунов. Их облёт вошёл в задание 10-го рейса 24 июля (152-й сол). На 169-й сол Perseverance, обогнув Сейтах, вышел на трассу вдоль гряд Артуби, формирующих его юго-западную границу, и через 2 сола подошёл к уже нанесённой на карты точке ответвления к «Рельефным грядам». Проведя рядом с ней 6 солов (171—176), на перегон «Артуби — «Рельефные гряды» марсоход так и не вступил. Вместо поворота на запад он проследовал в ускоренном темпе дальше на северо-запад, и на 178-й сол, в два 80-метровых перегона[172] прибыл к «Цитадели», «присмотренной» учёными ещё в июне с противоположной стороны Сейтаха[173].

6 сентября Люси Обург (AFP) со ссылкой на руководителя «научной команды» экспедиции Кена Фарлея сообщила, что по фотографиям из 12-го рейса регион[g] предстал неинтересным, марсоход туда могут и не послать[h][22]. Не навестил марсоход «Рельефные гряды» и на обратном пути в 2022 году.

До примерно месячной паузы на время ухода Марса за Солнце относительно Земли вертолёт совершил ещё один, 13-й вылет по той же схеме с углублением в Сейтах и возвратом к месту старта с 10 новыми цветными снимками. Технических рекордов не устанавливалось; наоборот, скорость, высота и протяжённость от рейса к рейсу снижались[106][174][175].

13-й рейс состоялся уже за пределами назначенного в апреле срока вывода вертолёта из эксплуатации. Однако бюджетные инстанции Конгресса уже дали добро на выделение NASA/JPL дополнительной сметы под вертолёт, и в начале сентября 2021 года финансирование Ingenuity было вновь продлено[22]. Вспомнив в конце 2021 года об этих перипетиях, старший редактор IEEE Spectrum Эван Аккерман дал своему очередному обзору подзаголовок: «Может быть, „Настойчивостью“ (англ. Perseverance) следовало назвать этот маленький марсианский вертолётик?»[55]

Трассы марсохода и вертолёта на начало октября 2021 года

Спустя два с половиной месяца, 18 ноября НАСА обнародовало результаты эксперимента с оборудованием марсохода: синхронная съёмка обеими камерами Mastcam-Z с отдельными установками зума для каждой[150]. Частота не менее 7 цветных кадров в секунду создавала существенную нагрузку на бортовой компьютер марсохода (о котором „Spectrum“ заметил, что он слабее, чем у вертолёта)[58], однако Perseverance справился с трафиком без проблем.

Рейс № 14 (сол 241, 24.10.2021) 210 м ● 23 с ● подскок до 5 м ► «H», –2 570 м

В связи с верхним соединением Земли и Марса на период 28 сентября — 17 октября (217-235 солы) НАСА объявила мораторий на радиообмен со всеми марсианскими аппаратами[40]. Тем временем, уже к середине сентября атмосферное давление в Езеро снизилось настолько, что для взлёта пришлось форсировать режим работы ротора с 2500 до 2700 об./мин. Проверочную раскрутку двигатель прошёл, и 15 сентября на дату «не ранее 17-го» был назначен краткосрочный подскок на высоту 5 метров[106]. Первая попытка, предпринятая 18 сентября, сорвалась самозавершением программы взлёта, обнаружившей дефекты в двух сервоприводах[30]. Испытания были завершены уже после коммуникационной паузы. Пробная прокрутка состоялась 23 октября, и на следующий день вертолёт, наконец, взлетел[88].

Возвращение к месту высадки (рейсы 15 — 20)[править | править код]

По плану экспедиции точкой начала нового «полевого сезона» аппаратов, посвящённого исследованию собственно дельты, определены «Три рукава» (Three forks) – место у подножия склонов, на вершины которых выходят три пересохших русла (рукава) Неретвы. Разработанный ещё в марте вариант выдвижения к этой точке мимо «Рельефных гряд» на запад, а затем на север был отклонён в пользу возвращения практически по своим следам к месту посадки, огибая Сейтах против часовой стрелки[102]. Ещё весной Дженнифер Троспер предупреждала на брифинге, что новейшая система автонавигации позволяет Perseverance за несколько солов оторваться от Ingenuity[176], и поэтому вертолёту предстояло выступить в поход первым и заблаговременно.

Рейс № 15 (сол 254, 06.11.2021) 407 м ● 128,8 с ● 5 м/с ● высота 12 м ► «F», –2 579 м

Местом назначения первого на обратном пути и 15-го по общему счёту рейса было «поле F» – тот же примерно 100-метровый в диаметре кратер, в котором вертолёт уже совершил посадку по завершении перелёта через Сейтах в 9-м рейсе 5 июля. 15-й рейс был заявлен ровно через 4 месяца и состоялся через сутки, то есть 6 ноября. К стандартному набору параметров полётного задания в извещение была добавлена расчётная продолжительность (130 секунд)[102] — параметр, труднопрогнозируемый в силу неизвестности скорости и направления ветра. Исполнение «с точностью до метра и секунды» не состоялось: несмотря на меньшую продолжительность полёта (128,8 против 130 секунд), было пройдено на 1 метр больше заявленного (407 метров против 406). Однако если в 9-м рейсе вертолёт ушёл на 47 метров[51] от центра посадочного эллипса, то на этот раз он оказался примерно в 45 метрах к северо-западу от точки своей посадки , или, как прокомментировала JPL в своём твиттере, «в пределах намеченной зоны»[177]. Оценок научной ценности повторных фотосъёмок местности, уже пройденной марсоходом, не поступало[i]

Рейс № 16 (сол 268, 21.11.2021) 116 м ● 107,9 с ● 1,5 м/с ● высота 10 м ► «J», –2 582 м
Рейс № 17 (сол 282, 05.12.2021) 187 м ● 117 с ● 2,5 м/с ● высота 10 м ► «K», –2 580 м
Рейс № 18 (сол 292, 15.12.2021) 230 м ● 125 с ● 2,5 м/с ● высота 10 м ► «L», –2 573 м
Рейс № 19 (сол 346, 08.02.2022) 62 м ● 99,98 с ● 1 м/с ● высота 10 м ► «E», –2 569 м

Из-за пониженного атмосферного давления путь назад пришлось разбить на 4–7 «укороченных перебежек»[102]. Обратный 9-му рейсу перелёт от «F» к «E» был совершён в четыре приёма, с промежуточными посадками внутри Сейтаха в точках «J», «K» и «L» (литера «I» из нумерации была исключена). При этом на трёх последних отрезках часть и без того пониженной подъёмной силы приходилось затрачивать на донабор высоты соответственно повышению отметки высоты местности, который в общей сложности составил 13 метров (-2569 м против -2582 м).

16-й рейс планировался на 20 ноября, но состоялся 21-го и проходил на беспрецедентно малой для полноценного рейса скорости 1,5 м/с[102].

В 17-м рейсе в процессе снижения для посадки сигнал от вертолёта пропал. Через 15 минут связь восстановилась и марсоход принял от вертолёта телеметрию, согласно которой бортова я электроника и зарядка батарей были в норме. Причиной ЧП была 5-метровая горушка Bras, за которой вертолёт «спрятался» от марсохода на последних 3 метрах посадки. Тед Цанетос переложил вину на команду марсохода, заявив, что в момент планирования трассы ровер находился в другом месте, но «планы Perseverance меняются день ото дня, чтобы максимизировать результаты научных исследований[92].

18-й рейс планировался на начало 20-х чисел[92], но отправку ускорили, и 15 декабря в блоге новостей появилась примечательная фраза, что старт состоится «не ранее сегодняшнего дня» (англ. no earlier than today, Dec. 15)[178]. Впервые за всё время фотоматериалы были обнародовали до полного официального отчёта. Блог Perseverance от 18 ноября извещал об очередной перепрошивке полётной программы накануне 18-го рейса[179], однако сообщений о её проведении не поступало.

19-й рейс был первым в 2022 году. От площадки «E», откуда 5 июля стартовал рекордный перелёт через Сейтах, вертолёт отделяло 62 метра по горизонтали и 4 метра вверх по вертикали. Поначалу полёт был заявлен на 5 января[32] либо, согласно более ранней информации – на 7 января[159]). Так или иначе, облако пыли, надвинувшееся на Сейтах с юга в первый день нового года, впервые заставило переносить вылет «по неблагоприятным метеоусловиям» (англ. inclement weather) сначала на 23 января[32] и окончательно на 8 февраля. Давление в Езеро упало на 7% к предштормовому, а сгущение мглы по балллам «тау» привело к снижению отдачи солнечных батарей на 18%. Литометеоры размером от пыли до крохотных песчинок осели на вертолёте[j], так что автомат перекоса потребовал очистки накануне взлёта, а чтобы вывести из обработки искажённые из-за запыления сегменты по краям изображения от навигационной камеры, пришлось наложить на них виртуальную маску[180].

18 февраля, в 355-й сол Perseverance проследовал в режиме автонавигации в 25 метрах к западу от площадки «E» на той же отметке высоты -2569 м. Несмотря на отсутствие возвышений и других помех по линии прямой видимости, фотографирование вертолёта в программу движения марсохода заложено не было.

Рейс № 20 (сол 364, 26.02.2022) 391 м ● 130,38 с ● 4,4 м/с ● высота 10 м ► «M», –2 570 м

Покинув низины южного Сейтаха, вертолёт оказался в южной точке меридиональной трассы «C→D→E», пройденной в июне 2021 года в двух коротких перелётах №№ 7 и 8. Из прежних сообщений JPL следовало, что Ingenuity завершит этот отрезок близ OEB (Octavia E. Butler Landing Site), близ места посадки спускаемого аппарата и старта всей экспедиции, откуда начнёт новую серию перелётов через Сейтах — на северо-запад в направлении склонов наносов дельты. Во изменение этих намерений, в планах от 23 февраля место приземления перенесли примерно на 150 м к юго-западу от OEB, а саму трассу «E→M» сдвинули к восточному берегу относительно «C→D→E». Назначенный «не ранее 25 февраля» вылет на «M» состоялся на сол позже, и 26-го числа вертолёт оказался на дне выемки диаметром около 60 метров и глубиной до 3 метров[181].

Вновь через Сейтах к «Трём рукавам» (рейсы 21 — 25)[править | править код]

Планы перелётов к подножью дельты

На 15 марта 2022 года
На 5 апреля 2022 года
Рейс № 21 (сол 375, 10.03.2022) 370 м ● 129,2 с ● 3,85 м/с ● высота 10 м ► «N», –2 559 м
Рейс № 22 (сол 384, 20.03.2022) 68 м ● 101,4 с ● 1 м/с ● высота 10 м ► «N», –2 562 м
Рейс № 23 (сол 388, 24.03.2022) 358 м ● 129,1 с ● 3,85 м/с ● высота 10 м ► «P», –2 566 м
Рейс № 24 (сол 398, 03.04.2022) 47 м ● 69,5 с ● 1,45 м/с ● высота 10 м ► «P», –2 563 м
Рейс № 25 (сол 403, 08.04.2022) 704 м ● 161,5 с ● 5,5 м/с ● высота 10 м ► «Q», –2 557 м

На протяжении марта темпы повышения атмосферного давления были невелики (не быстрее 1 Па за 1 сол), и восстановить нормальный режим эксплуатации двигателя (160–170 секунд полёта при 2500 об./мин.) оказалось невозможно. Чтобы использовать фактор более высокого давления перед восходом Солнца, в 21–23 рейсе старты перенесли с 12 на 10 часов, а в 24-м на 9:30 утра местного времени. Трасса данной серии перелётов вновь потребовала выходить с каждым рейсом на более высокие отметки уровня местности, что дополнительно укорачивало их протяжённость. Новым вызовом для обоих аппаратов стал выход на паспортные пределы их коммуникационного оборудования (1 км — в этой части норма была превзойдена в 1,3 раза). Все эти особенности были учтены в сводном плане на полёты этой серии, опубликованном 15 марта[182].

21-й рейс, ожидавшийся «не ранее 5 марта»[183], состоялся 10/11 марта[184]. По протяжённости он оказался на 21 метр короче предыдущего, зато дополнительный набор высоты по ходу этого полёта вывел на отметку -2559 м (на 11,8 метра выше стартовой), самую высокую за время полётов. Максимальная отметка возвышенностей на профиле следующего отрезка «N→O» составляла 2554 метра. При очередном подъёме на 10 метров участок можно было пройти её напрямую с пятиметровым запасом, но в плане от 15 марта на 22-й рейс этому варианту был предпочтён облёт возвышенности с поворотом по ходу движения на угол более 90°[9]. Однако 22-й рейс завершился на 102-й секунде преждевременной посадкой в 68 м от старта: впервые за всё время испытаний полётный план не был выполнен. Поначалу месту посадки присвоили литеру «O», но через сутки полёт переквалифицировали в подскок, и по аналогии с гелидромом «H» (посадки рейсов с 11 по 14), литера была заменена на «N». Через 4 сола 23-й рейс завершил эту часть программы перелётом «N→P» (от литеры «O» отказались)[182]. 24-й рейс вновь оказался укороченным и был зарегистрирован как очередной подскок «P→P». 25-й рейс завершил эту серию перелётов, обновив рекорды по скорости и протяжённости[35].

Полёты у подножия дельты

Гряды Фортун. Рейс № 27, 24.04.2022

У переднего края дельты (рейсы 26 — 29)[править | править код]

Рейс № 26 (сол 414, 20.04.2022) 360 м ● 159,3 с ● 3,8 м/с ● высота 8 м ► «R», –2 560 м
Рейс № 27 (сол 418, 24.04.2022) 307 м ● 153,3 с ● 3 м/с ● высота 10 м ► «S», –2 557 м
Рейс № 28 (сол 423, 29.04.2022) 421 м ● 152,9 с ● 3,6 м/с ● высота 10 м ► «T», –2 550 м
Рейс № 29 (сол 465, 11.06.2022) 182 м ● 66,6 с ● 5,5 м/с ● высота 10 м ► «U», –2 550 м

В то время, пока Ingenuity «отдыхал» 11 солов (403–413) на гелидроме «Q», Perseverance прошёл более 1,1 км вдоль переднего края дельты на запад до точки «Три рукава», а от неё в 413 сол стал медленно продвигаться на юго-запад, сохраняя примерно 1,2-км отрыв. На этом удалении и при относительном возвышении базовой станции над вертолётом в пределах 12-15 метров в 414-й сол состоялся 26 рейс. Направленный на юго-восток «крюк» его трассы охватил несколько десятков гряды, на которую 19 апреля 2021 года упали парашют с прикреплённой к нему верхней половиной «скорлупы» посадочного модуля. Их цветные фотографии были первыми после двухмесячной паузы в работе камеры RTE. 27-й рейс начался с небольшого смещения на юг к гряде. Пролетев вдоль неё на запад, вертолёт затем взял курс на СЗ, по которому прошёл вторую половину пути. 28-й рейс продолжил перелёт по этому же СЗ азимуту, завершившись неподалёку от стоянки, на которой марсоход располагался в 405-406-й сол. Этот рейс стал пятым по счёту за апрель — такой интенсивности полётов не было со времени демонстрационной программы, когда за апрель 2021 года было выполнено 4 рейса.

На стоянке «U», контрольное фото 18.06.2022

29-й рейс. Снижение отдачи солнечных батарей в зимний, пыльный период было событием ожидаемым. Однако оказалось, что перевод аппарата в режим пониженного энергопотребления сбрасывает таймер всего бортового компьютера, из-за чего с 3 по 5 мая (427–429 сол) связь с вертолётом была потеряна. Ради её восстановления пришлось отложить все работы по плану экспедиции и перевести марсоход в режим круглосуточного мониторинга эфира. Для уменьшения расхода энергии порог включения подогрева электроники был снижен с –15°C до –40°C[80]. Тем не менее, к июню дефицит энергии из-за недозарядки аккумуляторов составил 2% с перспективой роста до 7% ко дню зимнего солнцестояния (около 500-го сола). На протяжении нескольких недель вся вновь вырабатываемая энергия направлялась на докачку фотографий из предыдущих рейсов, отложенную из-за нехватки ресурсов[80]. 27 мая НАСА сообщило, что подготовка к 29-му рейсу продолжается[185]. 6 июня Ховард Грип сообщил, что функции инклинометра, вышедшего из строя из-за отключения подогрева, пришлось передать другим датчикам инерциальной навигации[186]. О том, что 11 июня рейс состоялся, стало известно 2 дня спустя по факту появления в фотобанке НАСА новых 5 кадров камеры NAV, а 14-го новая запись появилась и в журнале полётов[3].

18 июня (сол 472) был сделан один, и 20 июля (сол 503) ещё три контрольных цветных снимка посадочной площадки «U», позже переданный на Perseverance[187].

30-й рейс. 13 июля JPL уведомила, что следующий старт откладывается и может состояться в начале августа, если это позволят погодные условия[188]. 14 августа (сол 527) принят фотоотчёт о пробной прокрутке ротора[189]

Опыт преодоления проблем и перспективы его применения[править | править код]

Первому в истории полёту неземного воздушного судна предшествовало несколько десятилетий НИОКР. Различные варианты аэропланов для Марса рассматривались в НАСА ещё в 1970-е годы[190], но лишь к концу 1990-х годов исследовательский центр имени Эймса вышел на техническое решение ротора и лопастей, способных создать на Марсе подъёмную силу, достаточную для полётов в сверхразрежённой атмосфере Марса.

В ранних разработках вертолёт имел круглую панель солнечной батареи и прикреплялся сбоку

Ларри Янг занимался этой проблемой в центре Эймса с 1997 года. Ротор с диаметром лопастей 2,4 метра, построенный из сверхлёгких материалов по проекту Янга компанией Micro Craft Inc., успешно прошёл испытания на скорости 7200 об/мин.[94] В статье 2000 года «Вертикальный подъём — не только для земных полётов»[190] Янг выделил три небесных тела, перспективных для воздухоплавания — Венеру, Марс и спутник Сатурна Титан. Расширенный её вариант, «Летатательные аппараты вертикального взлёта для других планет: три небесных тела и четыре варианта концепций конструкции»[191], был представлен в сентябре 2001 года, а в 2002 году Янг предложил использовать беспилотные вертолёты в программе «Марсианский разведчик» (англ. Mars Scout Program)[192]. Но деньги на продолжение разработок не были выделены, и идеи легли на полку ещё на 10 лет[94]. Лишь после того, как в 2012 году директор JPL Charles Elachi выделил средства Бобу Балараму на возобновление работы над проектом, по утверждении результатов, с января 2015 года эта группа в составе JPL стала работать на постоянной основе за счёт бюджетных средств НАСА[94].

Не отрицая идею воздухоплавания на других планетах, как таковую, в конце 2010-х годов немало руководителей НАСА сдерживали её практическую реализацию. Вертолёт разрабатывался в JPL вне проекта Марс 2020 и его бюджета, за его рамками[193]. Это сопротивление удалось преодолеть только весной 2018 года, убедив руководство НАСА, что добавление вертолёта не навредит целям экспедиции «Марс-2020». Накануне принятия решения в пользу вертолёта главный учёный этого проекта[194] Кеннет Фарлей заявил, что из факта принятия Ingenuity на борт отнюдь не следует, что коллектив поддерживает это решение даже при гарантиях отсутствия риска:

…я сам не сторонник вертолёта и не верю, что среди участников всего проекта «Марс-2020» найдутся сторонники вертолёта.

Убеждённый, что вертолёт — отвлечение группы учёных от главной, приоритетной научной задачи, недопустимое даже на короткое время, главный учёный проекта резюмировал:

…лично я противник вертолёта, потому что мы тут все напряжённо трудимся ради эффективности, и 30 дней, потраченные на демонстрацию технологий, не продвинут нас к намеченным целям с научной точки зрения

После успеха первых полётов руководство проекта «Марс-2020» продлило поддержку Ingenuity ещё на 30 солов, ограничив частоту вылетов 1 рейсом в несколько недель. В дальнейшем некоторые высшие руководители НАСА не упускали возможности охладить восторг в отношении марсианского вертолёта. Так, обращаясь напрямую ко всем сотрудникам проекта Марс-2020, директор программы исследования Марса Э. Янсон и главный исследователь Марса М. Мейер призвали персонал «быть в высшей степени дисциплинированными и сконцентрироваться на сборе образцов»[195]. При этом вертолёт в их докладе Комитету по исследованию планет (Planetary Advisory Committee, PAC) 14 июня 2021 года упоминался только в прошедшем времени: «разместили Ingenuity и завершили фазу демонстрации технологий»[196].

Скептицизм части руководства НАСА не был безосновательным, и опирался на прагматическое сопоставление пользы дополнительной аэроразведки с совокупными издержками, которые неизбежно ложатся на график выполнения марсоходом всех возложенных на него задач. Ещё 30 апреля, полемизируя с МиМи Аунг в эфире совместной конференции, Дженнифер Троспер предупредила, что благодаря автонавигации марсоход в конечном счёте опережает вертолёт[197]. Это было убедительно продемонстрировано весной 2022 года, когда по совокупности причин (включая потери времени на подзарядку и передачу телеметрии) вертолёт к началу 400-х солов так и не занял опережающую позицию на трассе вдоль склонов дельты, хотя покрыл расстояние в несколько раз меньше, чем ровер. Сорвалась и вторая попытка выступить прокладчиком трассы, запланированная при подъёме в дельту[188].

Технический потенциал вертолёта в роли инструмента регулярной дополнительной доразведки курса был ограничен изначально. Его навигационное оборудование было настроено только для демонстрации полётов над специально подобранной ровной поверхностью[105]. На Земле дроны используют лидар как высотомер только в паре с гироскопом, удерживающим горизонталь. Уточнение рельефа Марса с вертолёта надо понимать с поправкой на то, что в момент съёмки координаты кадров неизвестны, а 9-й рейс над понижающимся неровным рельефом вообще потребовал специальной обработки показаний лидара. Выбранная модель лидара ограничивала высоту полёта только 40 метрами[70], но на практике выше 15 метров вертолёт не взлетал.

Вертолёт создавался как демонстрационный прототип для непродолжительных испытаний, и эксплуатационный срок ряда его компонентов был заведомо короче, чем у марсохода: шасси Ingenuity рассчитано на 100 посадок, а бытовые аккумуляторы на 1000 перезарядок, то есть, не более 3 лет. Место расположения антенны базовой радиостанции для связи с Ingenuity, выбранное с учётом приоритетности других средств связи Perseverance было неудачным[91]. И хотя несмотря на это паспортный предел взаимного удаления станций удалось превзойти в 1,3 раза, протокол Zigbee ограничил послеполётную телеметрию 700 Мб, отнимая у марсохода как посредника между вертолётом и Землёй около 6 часов на передачу данных и фотоматериалов[198].

Совместная работа Perseverance и Ingenuity на Марсе стала первым опытом работы научно-исследовательских комплексов, в которых планетоход играет роль многофункционального самодвижущегося «научного комбината», а летательный аппарат его вспомогательным оперативным подразделением. В рамках НАСА/ЕКА этому опыту суждено как минимум 10 лет оставаться невостребованным: в принятой в 2022 году очередной 10-летней концепции изучения космоса на период до 2032 года отправка на Марс научных лабораторий класса Curiosity/Perseverance не предусматривается, а финансирование марсианских проектов замораживается до уровня, необходимого для завершения программы доставки образцов грунта[199]. Упор делается на удешевлённые (англ. low-cost) проекты, наподобие «Dragonfly»[200]. Однако на каком бы небесном теле ни взлетел новый планетолёт, и как бы долго ни пришлось этого ждать, Ingenuity уже навсегда вписан в историю достижений человечества, как первый внеземной летательный аппарат.

Каталог цветных изображений, полученных от «Ingenuity»[править | править код]

No.3c:File:Ingenuity flight 3 sol 64 LMST 12h 33m 32s.pngc:File:Ingenuity flight 3 sol 64 LMST 12h 33m 48s.pngc:File:Ingenuity flight 3 sol 64 LMST 12h 34m 01s.pngc:File:Ingenuity flight 3 sol 64 LMST 12h 34m 22s.pngNo.4c:File:Ingenuity flight 4 sol 069 LMST 12h 33m 45s.pngc:File:Ingenuity flight 4 sol 069 LMST 12h 33m 54s.pngc:File:Ingenuity flight 4 sol 069 LMST 12h 34m 03s.pngc:File:Ingenuity flight 4 sol 069 LMST 12h 34m 12s.pngc:File:Ingenuity flight 4 sol 069 LMST 12h 34m 23s.pngNo.5c:File:Ingenuity flight 5 sol 076 LMST 12h 33m 40s.pngc:File:Ingenuity flight 5 sol 076 LMST 12h 33m 57s.pngc:File:Ingenuity flight 5 sol 076 LMST 12h 34m 11s.pngc:File:Ingenuity flight 5 sol 076 LMST 12h 34m 33s.pngc:File:Ingenuity flight 5 sol 076 LMST 12h 34m 43s.pngc:File:Ingenuity flight 5 sol 076 LMST 12h 34m 50s.pngNo.6c:File:Ingenuity flight 6 sol 091 LMST 12h 34m 18s.pngc:File:Ingenuity flight 6 sol 091 LMST 12h 34m 26s.pngc:File:Ingenuity flight 6 sol 091 LMST 12h 34m 33s.pngc:File:Ingenuity flight 6 sol 091 LMST 12h 34m 47s.pngc:File:Ingenuity flight 6 sol 091 LMST 12h 35m 01s.pngc:File:Ingenuity flight 6 sol 091 LMST 12h 35m 08s.pngc:File:Ingenuity flight 6 sol 091 LMST 12h 35m 16s.pngc:File:Ingenuity During Anomaly Survivor Sixth flight.pngNo.9c:File:Ingenuity flies over Perseverance tracks in flight 9.pngc:File:Ingenuity Flight 9 over Seitah.pngc:File:Ingenuity flight 9 sol 133 LMST 12h 33m 47s.pngc:File:Ingenuity flight 9 sol 133 LMST 12h 33m 56s.pngc:File:Ingenuity flight 9 sol 133 LMST 12h 34m 22s.pngc:File:Ingenuity flight 9 sol 133 LMST 12h 34m 55s.pngc:File:Ingenuity flight 9 sol 133 LMST 12h 35m 04s.pngc:File:Ingenuity flight 9 sol 133 LMST 12h 35m 13s.pngc:File:Ingenuity flight 9 sol 133 LMST 12h 35m 22s.pngc:File:Ingenuity flight 9 sol 133 LMST 12h 35m 32s.pngNo.10c:File:Ingenuity flight 10 sol 152 LMST 12h 04m 37s.pngc:File:Ingenuity flight 10 sol 152 LMST 12h 04m 44s.pngc:File:Ingenuity flight 10 sol 152 LMST 12h 05m 00s.pngc:File:Ingenuity flight 10 sol 152 LMST 12h 05m 09s.pngc:File:Ingenuity flight 10 sol 152 LMST 12h 05m 28s.pngc:File:Ingenuity flight 10 sol 152 LMST 12h 05m 37s.pngc:File:Ingenuity flight 10 sol 152 LMST 12h 05m 47s.pngc:File:Ingenuity flight 10 sol 152 LMST 12h 05m 56s.pngc:File:Ingenuity flight 10 sol 152 LMST 12h 06m 05s.pngc:File:Ingenuity flight 10 sol 152 LMST 12h 06m 15s.pngNo.11c:File:Ingenuity Flight 11 heading north-west along Seitah.pngc:File:Ingenuity flight 11 sol 163 LMST 12h 34m 31s.pngc:File:Ingenuity flight 11 sol 163 LMST 12h 34m 41s.pngc:File:Ingenuity flight 11 sol 163 LMST 12h 34m 50s.pngc:File:Ingenuity flight 11 sol 163 LMST 12h 35m 00s.pngc:File:Ingenuity flight 11 sol 163 LMST 12h 35m 10s.pngc:File:Ingenuity flight 11 sol 163 LMST 12h 35m 20s.pngc:File:Ingenuity flight 11 sol 163 LMST 12h 35m 29s.pngc:File:Ingenuity flight 11 sol 163 LMST 12h 35m 42s.pngc:File:Ingenuity flight 11 sol 163 LMST 12h 35m 50s.pngNo.12c:File:Ingenuity flight 12 sol 174 LMST 13h 24m 28s.pngc:File:Ingenuity flight 12 sol 174 LMST 13h 24m 36s.pngc:File:Ingenuity flight 12 sol 174 LMST 13h 24m 59s.pngc:File:Ingenuity flight 12 sol 174 LMST 13h 25m 08s.pngc:File:Ingenuity flight 12 sol 174 LMST 13h 25m 20s.pngc:File:Ingenuity flight 12 sol 174 LMST 13h 25m 28s.pngc:File:Ingenuity flight 12 sol 174 LMST 13h 25m 40s.pngc:File:Ingenuity flight 12 sol 174 LMST 13h 25m 49s.pngc:File:Ingenuity flight 12.pngc:File:Ingenuity flight 12 sol 174 LMST 13h 26m 20s.pngNo.13c:File:Ingenuity flight 13 sol 193 LMST 12h 04m 37s.pngc:File:Ingenuity flight 13 sol 193 LMST 12h 04m 45s.pngc:File:Ingenuity flight 13 sol 193 LMST 12h 04m 58s.pngc:File:Ingenuity flight 13 sol 193 LMST 12h 05m 07s.pngc:File:Ingenuity flight 13 sol 193 LMST 12h 05m 17s.pngc:File:Ingenuity flight 13 sol 193 LMST 12h 05m 25s.pngc:File:Ingenuity flight 13 sol 193 LMST 12h 05m 33s.pngc:File:Ingenuity flight 13.pngc:File:Ingenuity flight 13 sol 193 LMST 12h 05m 54s.pngc:File:Ingenuity flight 13 sol 193 LMST 12h 06m 03s.pngNo.15c:File:Ingenuity flight 15 sol 254 LMST 12h 04m 11s.pngc:File:Ingenuity flight 15 sol 254 LMST 12h 04m 20s.pngc:File:Ingenuity flight 15 sol 254 LMST 12h 04m 29s.pngc:File:Ingenuity flight 15 sol 254 LMST 12h 04m 38s.pngc:File:Ingenuity flight 15 sol 254 LMST 12h 04m 46s.pngc:File:Ingenuity flight 15 sol 254 LMST 12h 04m 55s.pngc:File:Ingenuity flight 15 sol 254 LMST 12h 05m 04s.pngc:File:Ingenuity flight 15 sol 254 LMST 12h 05m 13s.pngc:File:Ingenuity flight 15 sol 254 LMST 12h 05m 21s.pngc:File:Ingenuity flight 15 sol 254 LMST 12h 05m 30s.pngNo.16c:File:Ingenuity flight 16 sol 268 LMST 12h 34m 10sc:File:Ingenuity flight 16 sol 268 LMST 12h 34m 20sc:File:Ingenuity flight 16 sol 268 LMST 12h 34m 29sc:File:Ingenuity flight 16 sol 268 LMST 12h 34m 38sc:File:Ingenuity flight 16 sol 268 LMST 12h 34m 47sc:File:Ingenuity flight 16 sol 268 LMST 12h 34m 57sc:File:Ingenuity flight 16 sol 268 LMST 12h 35m 07sc:File:Ingenuity flight 16 sol 268 LMST 12h 35m 16sc:File:Ingenuity flight 16 sol 268 LMST 12h 35m 26s
Описание изображения
Flight color images — Hover the cursor over the flight number (left column) to open the full gallery of media for this flight. Right-clicking opens in a new tab/window

Примечания[править | править код]

  1. 1 2 NASA 12.07.2021.
  2. 1 2 Ingenuity Landing PK, p. 14.
  3. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Flight-Log.
  4. 1 2 Clarke.
  5. Balaram, p. 8.
  6. Grip, 2019, p. 4.
  7. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Balaram, p. 15.
  8. 1 2 3 4 5 6 Ingenuity Landing PK.
  9. 1 2 3 NASA 15.03.2022.
  10. 1 2 Status306.
  11. NASA Briefing 30.04.2021, 39:28: «100 landings».
  12. NASA продлило научную программу дрона «Индженьюити» на неопределенный срок. nplus1.ru (06.09.2020).
  13. 14-й полёт «Индженьюити» не состоялся из-за проблем с сервоприводами автомата перекоса, НАСА пытается починить вертолет. habr.com (29.09.2021).
  14. Air & Space Mag 20.04.2021.
  15. Brown, 2014.
  16. Foust 4.5.18: «The helicopter is being developed at the Jet Propulsion Laboratory independently of the Mars 2020 mission».
  17. 1 2 Gush, 2018.
  18. NASA 11.05.2018.
  19. NASA 29.04.2020.
  20. 1 2 3 News #8936 30.04.2021.
  21. UPI 09.12.2021.
  22. 1 2 3 sciencealert.
  23. ExtremeTech.
  24. Solar Array.
  25. 1 2 3 Grip, p. 13.
  26. 1 2 3 4 Status334.
  27. Balaram, p. 9.
  28. Concept2020.
  29. L. A. Young. Rotor Vortex Filaments: Living on the Slipstream’s Edge (англ.) (pdf). Ames Research Center (January 1997). Дата обращения: 11 сентября 2021. Архивировано 13 октября 2021 года.
  30. 1 2 3 4 5 6 7 8 Status336.
  31. PIA25211.
  32. 1 2 3 4 5 6 Status358.
  33. Workshop3, p. 11.
  34. Balaram, p. 17.
  35. 1 2 3 4 Status373.
  36. 1 2 pfs.
  37. 1 2 msc.
  38. 1 2 NASA 28.09.2021.
  39. 1 2 Spacecom 04-2013.
  40. 1 2 3 Status337p.
  41. Status338p.
  42. 1 2 Balaram, p. 10.
  43. Ср.: Heading Estimation via Sun Sensing for Autonomous Navigation Архивная копия от 21 февраля 2021 на Wayback Machine
  44. 1 2 3 Status298.
  45. Grip.
  46. Maimone, M. Cheng, Y., Matthies, L. Two years of Visual Odometry on the Mars Exploration Rovers (англ.) // Journal of Field Robotics : journal. — 2007. — Vol. 24, no. 3. — P. 69–186.
  47. Grip, p. 13: «Due to the low accuracy inherent in MEMS-based IMUs, however, additional navigation aids are needed to bound the growth in the navigation errors».
  48. Grip, p. 13: «Nonetheless, no absolute reference for horizontal position and yaw angle is available, and these estimates are subject to long-term drift. Therefore, shortly before touchdown at the end of each flight, a navigation camera image is stored for later transmission on Earth, so that an absolute position and heading fix can be obtained by comparison to the known terrain».
  49. Lidar Manual.
  50. 1 2 3 Status321.
  51. 1 2 3 Status346.
  52. 1 2 3 4 Status313.
  53. MRO HiRISE Camera Specifications (англ.). HiRISE website. Дата обращения: 17 июня 2021. Архивировано 6 февраля 2013 года.
  54. USGS, p. 1: «These maps will also be the base map used by the Mars 2020 planning and science team for planning purposes and to support scientific investigations».
  55. 1 2 3 4 Spectrum, 09.12.2021.
  56. Rover Pics. Дата обращения: 24 сентября 2021. Архивировано 24 сентября 2021 года.
  57. Balaram, p. 12.
  58. 1 2 3 4 Spectrum, 17.02.2021.
  59. Balaram, p. 9–16.
  60. 1 2 Grip, p. 4-5.
  61. Марсоходу «Кьюриосити» заменили «мозги». hi-news.ru (04.10.2018). Дата обращения: 2 октября 2021. Архивировано 29 сентября 2020 года.
  62. News #8982 08.07.2021.
  63. F Prime. Дата обращения: 13 июля 2021. Архивировано 10 июля 2021 года.
  64. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Status308.
  65. NASA 20.02.2021.
  66. Bosch BMI160 (англ.). www.bosch-sensortec.com. Дата обращения: 26 июня 2021. Архивировано 24 июня 2021 года.
  67. 1 2 3 Grip, p. 4.
  68. Murata SCA100T-D02 (англ.). www.alldatasheet.com. Дата обращения: 26 июня 2021. Архивировано 24 июня 2021 года.
  69. 1 2 3 Balaram, p. 13–14.
  70. 1 2 Lidar Lite v3 Operation Manual and Technical Specifications (англ.) (pdf). Garmin (09/2016). Дата обращения: 17 августа 2021. Архивировано 25 февраля 2021 года.
  71. 1 2 3 Status299.
  72. WrightArtefact.
  73. Swatch of Wright Brothers Flyer 1 Attached to Mars Helicopter (англ.). NASA (06.04.2021). Дата обращения: 18 июня 2021. Архивировано 19 апреля 2021 года.
  74. Balaram-Aung-Golombek, p. 56: «The solar panels are sized to be able to fully charge the ~40 Wh battery within a single Mars day (or sol)».
  75. SONY 18650 VTC4 C4 US18650VTC4 2100mAh. Дата обращения: 26 июня 2021. Архивировано 28 февраля 2021 года.
  76. Balaram, p. 15: «recharging … could occur over one to multiple sols».
  77. 1 2 Cappucci.
  78. Balaram, p. 15–16.
  79. 1 2 Status379.
  80. 1 2 3 Status382.
  81. 1 2 Balaram, p. 16.
  82. Bapst, p. 12: «„Catch sol“ to set heaters».
  83. 1 2 NASA Briefing 30.04.2021, 1:18:46.
  84. 1 2 3 Balaram-Aung-Golombek.
  85. Space Sailing.
  86. Sheldahl.
  87. NASA 06.05.2021.
  88. 1 2 3 Status341.
  89. См. архивы за каждый сол Архивная копия от 16 июня 2021 на Wayback Machine.
  90. 1 2 Taranovich.
  91. 1 2 3 Chahat.
  92. 1 2 3 Status350.
  93. 1 2 3 Preston Lerner. A Helicopter Dreams of Mars, Air & Space/Smithsonian (April 2019). Архивировано 21 мая 2021 года. Дата обращения 16 августа 2021.
  94. 1 2 3 4 Air & Space Mag 04-2019.
  95. 1 2 Status293.
  96. 1 2 Status294.
  97. Status287.
  98. 1 2 3 Status288.
  99. Status301.
  100. Bapst.
  101. 1 2 Status316.
  102. 1 2 3 4 5 6 Status343.
  103. 1 2 3 Status295.
  104. 1 2 3 4 5 Status305.
  105. 1 2 3 4 Status314.
  106. 1 2 3 4 Status318.
  107. News #8966 15.06.2021.
  108. CollierNAA.
  109. CollierNASA.
  110. Balaram-Aung-Golombek, p. 56.
  111. Clark.
  112. digi 18.2.21.
  113. NASA Briefing 30.04.2021, 1:06:25.
  114. 1 2 News 19.04.2021.
  115. Ingenuity Landing PK, p. 16.
  116. NASA 17.03.2021.
  117. NASA 23.06.2020.
  118. 1 2 3 NASA 23.03.2021.
  119. 1 2 NASA 05.04.2021.
  120. NASA 06.04.2021.
  121. NASA 30.03.2021.
  122. half spread 29.3.2021.
  123. NASA 01.04.2021.
  124. First RTE photo 3.4.2021.
  125. RHAZ_0043_0670767844.
  126. PIA24547 06.04.2021.
  127. Mastcam-Z 0047_0671113948.
  128. NASA 09.04.2021.
  129. 1 2 3 Status290.
  130. 1 2 3 Status292.
  131. Черток, Б. Е. Первый искусственный спутник Земли : [рус.]. — Газета «Советский физик». — М., 2007.
  132. Status290: «most robust path forward».
  133. 1 2 3 News #8919 17.04.2021.
  134. Так в журнале полётов. По данным геопозиционирования расстояние между точками взлёта и посадки составило 0,05 м.
  135. CNN 17.04: «Ingenuity could fly four days after the first flight, then three days after the second flight and so on».
  136. 1 2 NASA 25.04.2021.
  137. 1 2 3 4 Status296.
  138. 1 2 3 News #8933 28.04.2021.
  139. 1 2 Status297.
  140. Space.com 08.05.
  141. Alexandra Witze. Lift off! First flight on Mars launches new way to explore worlds (англ.) (pdf). Nature (2021). Дата обращения: 18 июня 2021. Архивировано 19 апреля 2021 года.
  142. Status295: «two-pencil lengths».
  143. Grip, p. 7.
  144. News #8934 29.04.2021.
  145. News #8936 30.04.2021: «April 26 – the mission’s 66th sol».
  146. CNN 17.04.
  147. Space.com 29.04.
  148. Status294: «…taking place on April 22, which is the 18th of the 30 sols (Martian days) of our flight test window».
  149. News #8942 07.05.2021.
  150. 1 2 NASA 18.11.2021.
  151. Raw Images From Ingenuity Helicopter (англ.). NASA (1 April 2021). Дата обращения: 29 июня 2021. (NAV images)
  152. 1 2 Raw Images From Ingenuity Helicopter (англ.). NASA (1 April 2021). Дата обращения: 29 июня 2021. (RTE images)
  153. 1 2 Space.com 28.05.
  154. Space.com 09.06.
  155. 1 2 NASA Briefing 21.07.2021.
  156. NASAJPL. MarsHelicopter did a rotor spin test at 2,800 rpm. [твит] (англ.). Твиттер (17 сентября 2021).
  157. NASAJPL. MarsHelicopter continues to thrive!. [твит] (англ.). Твиттер (23 ноября 2021).
  158. NASAJPL. MarsHelicopter keeps going, going, going!. [твит] (англ.). Твиттер (17 декабря 2021).
  159. 1 2 Status354.
  160. twitter March 11
  161. twitter March 20
  162. twitter March 25
  163. 1 2 Status302.
  164. PIA25942 27.05.21.
  165. CNN 28.05.
  166. Foust 24.6.21.
  167. nasajpl. Another successful flight. [твит] (англ.). Твиттер (9 июня 2021).
  168. Three Forks.
  169. Mars Helicopter Sol 133: Color Camera Архивная копия от 8 июля 2021 на Wayback Machine 12:35:32
  170. UPI 06.07.2021.
  171. Status323p.
  172. Location Map.
  173. Artuby.
  174. Status329.
  175. Вертолет-дрон Ingenuity совершил 13-й полет на Марсе. Дата обращения: 5 сентября 2021. Архивировано 5 сентября 2021 года.
  176. NASA Briefing 30.04.2021.
  177. nasajpl. без заголовка. [твит] (англ.). Твиттер (9 ноября 2021).
  178. NASA 15.12.2021.
  179. Status347p.
  180. Spacecom 8.8.2022.
  181. Status366.
  182. 1 2 PIA25080.
  183. twitter NASAJPL 05.03.2022. Дата обращения: 7 марта 2022. Архивировано 5 марта 2022 года.
  184. twitter March 11. Дата обращения: 12 марта 2022. Архивировано 12 марта 2022 года.
  185. NASA 27.05.2022.
  186. Status385.
  187. Mars Helicopter Color Camera, sols 472 and 503.
  188. 1 2 Status392.
  189. Mars Helicopter Tech Demo Cameras: Navigation Camera, sol 527.
  190. 1 2 Vertical Lift — Not Just For Terrestrial Flight
  191. Vertical Lift Planetary Aerial Vehicles: Three Planetary Bodies and Four Conceptual Design Cases
  192. Young, 2002.
  193. 1 2 3 Foust 4.5.18.
  194. Mars 2020 Fact Sheet.
  195. Ianson, p. 8: «Be highly disciplined and focused on sample collection».
  196. Ianson, p. 8: «Deployed Ingenuity and completed technology demonstration phase».
  197. NASA Briefing 30.04.2021, 1:24:19.
  198. Bapst, p. 12.
  199. Survey2023-2032.
  200. BioInspired.
Комментарии
  1. При этом в фото, сделанных на стоянках, разные углы наклона каждой из стоек вносят дополнительные искажения.
  2. См. определение COTS в статье 2.101 48-й книги Свода федеральных нормативных актов США.
  3. В русском языке слово «датчик» обозначает конструктивно обособленное устройство, содержащее один или несколько первичных измерительных преобразователей. Это понятие соответствует англ. sensor лишь отчасти, так как к «сенсорам» в современной зарубежной технической литературе также относят и электронную оптику. Это имеет место и в документации по Ingenuity, где блоки размещения данной аппаратуры называются англ. Sensor Assembly.
  4. См. полный список сотрудников в описании этого изображения на Commons
  5. В выступлениях некоторых сотрудников НАСА известный из музыки термин «каденция» (англ. cadence) может использоваться во вторичном значении «ритм, темп», а иногда и «интервал».
  6. варианты перевода «raised». Дата обращения: 25 августа 2021.
  7. Назван «Сейтах-юг» (с опечаткой „South Seitha“), но поскольку к этому времени «Персеверанс» уже зашёл в Южный Сейтах, подразумеваются «Рельефные гряды», „Raised Ridges
  8. «Ken Farley, who heads Perseverance's science team, explained how photos taken by Ingenuty during its 12th flight showed that a region dubbed South Seitha was of less interest than scientists had hoped. As a result, the rover might not be sent there».
  9. В том же твиттере сама JPL охарактеризовала принцип отбора точек съёмки в этом полёте неоднозначным термином «оппортунистический» — Ingenuity opportunistically took images of science interest.
  10. Объём этих осадков можно оценить по «селфи» марсохода.

Литература[править | править код]

Пресс-релизы и фотоматериалы НАСА
Техническая документация и бюллетени в формате pdf
Видеоматериалы
Новости НАСА / Mars 2020 Mission
Текущая информация от JPL / Ingenuity status updates
Текущая информация от JPL / Perseverance status updates
Публикации журналов и электронных СМИ

Ссылки[править | править код]

  • Perseverance Route Map (англ.). The Planetary Society (24.06.2021). — трассы движения Perseverance и полётов Ingenuity, а также их текущее местоположение
  • Journal de bord du robot Perseverance (фр.). Centre national d'études spatiales (11.06.2021).