mini|304x304px|Dijagram dijelova helikoptera Ingenuity
Ingenuity (hrv. Domišljatost, Dovitljivost) malen je solarni helikopter koji trenutno djeluje na Marsu i dio je NASA-ine misije Mars 2020. To je prvi zrakoplov na Marsu koji je 19. travnja 2021. uspješno izveo prvi kontrolirani let na drugom planetu uzlijećući okomito lebdeći i slijetajući. Sa sedam uspješnih letova, ova rotacijska, suosovinska i bespilotna letjelica na baterije rabi se kao demonstrator tehnologije i operacije za potencijalnu upotrebu budućih zrakoplova na Marsu i na drugim svjetovima, s potencijalom za izviđanje lokacija od interesa i kao podrška budućem planiranju ruta vožnje za marsovske rovere. Dave Lavery je izvršni direktor helikoptera Ingenuity, MiMi Aung je voditelj projekta, Håvard Fjær Grip je glavni pilot, a Bob Balaram glavni je inženjer. Među ostalim suradnicima su AeroVironment Inc.,Mars Helicopter Technology Demonstrator J. (Bob) Balaram, Timothy Canham, Courtney Duncan, Matt Golombek, Håvard Fjær Grip, Wayne Johnson, Justin Maki, Amelia Quon, Ryan Stern, and David Zhu; American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA) SciTech Forum Conference 8–12 January 2018 Kissimmee, Florida NASA-in istraživački centar AmesMiMi Aung – Autonomous Systems Deputy Division Manager NASA/JPL i NASA-in istraživački centar Langley.Generation of Mars Helicopter Rotor Model for Comprehensive Analyses , Witold J. F. Koning, Wayne Johnson, Brian G. Allan; NASA 2018
Ingenuity, sada na površini Marsa, bio je pričvršćen na donju stranu rovera Perseverance. Rover se odvojio od sletača 3. travnja 2021., otprilike 60 dana nakon slijetanja Perseverancea na mjestu slijetanja Octavia E. Butler u krateru Jezero. Prvo polijetanje je izvedeno 19. travnja 2021. u 08:30 (CET). Rezultati su uspješno potvrđeni u 12:15 popodne (CET), a prva slika helikoptera iznad površine snimljena je od Perseverance i samog Ingenuityja.
Ingenuity je letio pet puta tijekom svoje probne kampanje koja je bila zakazana za ranu misiju rovera. Nakon istovara helikoptera, rover Perseverance odvezao se otprilike 100 m kako bi mu omogućio sigurnu tampon zonu u kojoj je izvršio prvi let."NASA's Mars Helicopter: Small, Autonomous Rotorcraft To Fly On Red Planet" , Shubham Sharma, International Business Times, 14 May 2018 Prvenstveno tehnološkim demonstracijama,Decision expected soon on adding helicopter to Mars 2020, Jeff Fout, SpaceNews 4 May 2018 planirano je da svaki let leti na visinama u rasponu od 3-5 m iznad tla, a svaki bi trajao do 90 sekundi. Tijekom četvrtog leta Ingenuity je prešao 133 m niže, a zatim se vratio na polazno područje, rabio je autonomnu kontrolu tijekom svojih kratkih letova koje su operateri u Laboratoriju za mlazni pogon (JPL) telerobotski planirali i izradili po scenariju. Komunicirao je izravno s roverom Perseverance nakon svakog slijetanja. Lopatice rotora uspješno su uključene 8. travnja 2021., nekoliko dana nakon što se odvojio od Perseverancea. Očekivani bočni domet premašen je u trećem letu, a trajanje leta u četvrtom letu. To je kasnije označeno kao prva faza njegove misije kako bi se pokazala mogućnost leta. Druga je faza kasnije određena (nakon uspješnog završetka te misije) kao demonstracija operativnih mogućnosti istraživanja Marsa.
Ingenuity nosi komad tkanine s krila Wright Flyera iz 1903., zrakoplova braće Wright, prvog kontroliranog leta na Zemlji, a potom je i mjesto polijetanja i slijetanja nazvano Wright Brothers Field (hrv. Polje braće Wright). Prije nego što je Ingenuity postigao prvi let s motorom na drugom planetu, prvi let na planetu izvan Zemlje bio je let balonom na Veneri sovjetske svemirske letjelice Vega 1 1985. godine.
Uspjehom svojega četvrtog leta 30. travnja 2021. Ingenuity je postigao sve svoje prvotne ciljeve nadmašivši očekivanja. NASA je tada planirala buduće letove ne kao čisto tehničke demonstracije, nego kao operativne demonstracije s Perseveranceom. S ovim novim ciljevima, Ingenuity će pokazati kako buduće misije mogu raditi zajedno u namjenskoj i robusnijoj suradnji. Tijekom svojeg leta istog dana je Ingenuity postao prva međuplanetarna svemirska letjelica čiji je zvuk snimio rover Perseverance. Dana 7. svibnja 2021. Ingenuity je postala prva međuplanetarna svemirska letjelica koja je sletjela na drugo mjesto od mjesta lansiranja.
Naziv Ime Ingenuity dala je Vaneeza Ruppani, djevojčica iz 11. razreda srednje škole okruga Tuscaloosa u Northportu u Alabami koja je predala esej na NASA-ino natjecanje Imenuj rovera. Poznat u fazama planiranja kao Mars Helicopter Scout ili jednostavno Marsov Helikopter, nadimak Ginny kasnije je ušao u upotrebu paralelno s matičnim roverom Perseverance koji je od milja zvan Percy.
Razvoj +Karakteristike IngenuityjaBrzina rotora2700 rotacija u minutiBrzina vrha oštrice<0,7 machaMars Helicopter Scout. video presentation at Caltech Trajanjedo 5 letova prvih 30 solaVrijeme letaDo 167 sekundi po letuMaksimalni domet leta625 mMaksimalni domet radija1000 mMaksimalna visina12 mMaksimalna brzinaKapacitet baterija130 – 140 kJ NASA-ini JPL i AeroVironment objavili su 2014. idejni projekt izviđačkog helikoptera koji bi pratio rover.J. Balaram and P. T. Tokumaru, "Rotorcrafts for Mars Exploration", in 11th International Planetary Probe Workshop, 2014, Bibcode 2014LPICo1795.8087B https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2014LPICo1795.8087B/abstract Benjamin T. Pipenberg, Matthew Keennon, Jeremy Tyler, Bart Hibbs, Sara Langberg, J. (Bob) Balaram, Håvard F. Grip and Jack Pempejian, "Design and Fabrication of the Mars Helicopter Rotor, Airframe, and Landing Gear Systems ", American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA), SciTech Forum Conference; 7–11 January 2019, San Diego, California Sredinom 2016. traženo je 15 milijuna američkih dolara kako bi se razvoj helikoptera održao u skladu s pravom. Do prosinca 2017. inženjerski modeli vozila testirani su u simuliranoj marsovskoj atmosferi,, a modeli su bili na testiranju na Arktiku, ali njegovo uključivanje u misiju još nije odobreno niti financirano. Federalni proračun Sjedinjenih Država, objavljen u ožujku 2018. godine, osigurao je 23 milijuna američkih dolara za helikopter na godinu dana,NASA Mars exploration efforts turn to operating existing missions and planning sample return, Jeff Foust, SpaceNews, 23 February 2018NASA to decide soon whether flying drone will launch with Mars 2020 rover Stephen Clark Spaceflight Now 15 March 2018, a 11. svibnja 2018. objavljeno je da bi se helikopter mogao razviti i testirati na vrijeme kako bi bio uključen u misiji Mars 2020.Mars Helicopter to Fly on NASA's Next Red Planet Rover Mission Karen Northon, NASA, 11 May 2018 Helikopter je prošao opsežna ispitivanja dinamike leta i okoliša, , a zatim je postavljen na donju stranu rovera Perseverance u kolovozu 2019.NASA's Mars Helicopter Attached to Mars 2020 Rover NASA–JPL 28 August 2019 Njegova je masa nešto ispod 1,8 kg, a JPL je precizirao da se planira projektni vijek od pet letova na Marsu.Yes, NASA Is Actually Sending a Helicopter to Mars: Here's What It Will Do. Sarah Lewin, SPACE.com 12 May 2018 NASA je uložila oko 80 milijuna američkih dolara za izgradnju Ingenuityja i oko pet milijuna američkih dolara za upravljanje helikopterom.
Budući da je atmosfera Marsa na površini samo oko 1⁄100 gusta poput Zemljine, zrakoplovu je puno teže ostvariti uzgon, poteškoću koju djelomično olakšava Marsova manja gravitacija koja je jednaka otprilike trećini Zemljine. Podizanje s Marsove površine opisano je kao ekvivalent letenju na 27 000 m nadmorske visine koju nikada nisu dostigli postojeći helikopteri.
Ingenuity je JPL zamislio kao demonstratora tehnologije kako bi procijenio može li ova tehnologija letjeti sigurno i izraditi bolju sliku površine i smjernice koje bi budućim kontrolorima misija dale više informacija koje će im pomoći u planiranju putnih ruta i izbjegavanju opasnosti te identificiranje ciljeva. Helikopter je dizajniran za slikavanje snimaka površine s približno deset puta većom razlučivošću od slika iz orbite, a slikat će i slike koje bi inače ostale nedostupne kamerama rovera Perseverance. Očekuje se da bi takvo izviđanje moglo omogućiti budućim roverima tri puta dulje putovanje po solu.Review on space robotics: Toward top-level science through space exploration Y. Gao, S. Chien – Science Robotics, 2017 mini|427x427px|Ekipa Marsova helikoptera 2018. Helikopter rabi suprotno rotirajuće koaksijalne rotore promjera oko 1,2 m. Nosi kameru visoke razlučivosti okrenutu prema dolje za navigaciju, slijetanje i znanstveno snimanje terena te komunikacijski sustav za prijenos podataka na rover Perseverance. Iako je riječ o zrakoplovu, konstruiran je prema zahtjevima svemirskih letjelica kako bi izdržao silu ubrzanja i vibracije tijekom lansiranja. Čine ga sustavi otporni na zračenje sposobni za rad u hladnom Marsovu okruženju. Neravnomjerno Marsovo magnetsko polje isključuje upotrebu kompasa za navigaciju pa upotrebljava kameru za praćenje Sunca integriranu u JPL-ov vizualni inercijalni navigacijski sustav. Neki dodatni osjetilnici uključuju žiroskope, vizualnu odometriju, senzore nagiba, visinomjer i detektori opasnosti. Dizajniran je za korištenje sunčevih ploča za punjenje baterija, a to su šest Sony Li-ion ćelija s 130 – 140 kJ energetskog kapaciteta baterije (kapacitet pločice od 2 Ah).Heading Estimation via Sun Sensing for Autonomous Navigation , Parth Shah, 2017
Helikopter rabi Qualcomm Snapdragon 801 procesor s Linux operativnim sustavom. Između ostalih funkcija, ovaj procesor kontrolira algoritam vizualne navigacije s pomoću procjene brzine izvedene iz značajki praćenih crno-bijelom navigacijskom kamerom prema dolje ili terenom okrenutom prema horizontu. Procesor Qualcomm povezan je s dvije mikrokontrolerske jedinice za kontrolu leta (MCU) radi izvođenja potrebnih funkcija kontrole leta. Također sadrži IMU i Garmin LIDAR Lite v3 laserski visinomjer. Komunikacija s roverom odvija se s pomoću radio veze s pomoću Zigbee komunikacijskih protokola male snage implementiranih s pomoću 900 MHz SiFlex 02 čipseta ugrađenih u rover i helikopter. Komunikacijski sustav dizajniran je za prijenos podataka brzinom od 250 kbit/s na udaljenostima do 1000 m.
Ispitivanja na Zemlji Godine 2019. preliminarni nacrti Ingenuityja testirani su na Zemlji u simuliranim Marsovim atmosferskim i gravitacijskim uvjetima. Za ispitivanje u letu korištena je velika vakuumska komora za simuliranje vrlo niskog tlaka Marsove atmosfere – ispunjene ugljičnim dioksidom na približno 0,60 % (oko 1⁄160) standardnog atmosferskog tlaka na razini mora na Zemlji – što je otprilike ekvivalent helikopteru koji leti na 34 000 m nadmorske visine u Zemljinoj atmosferi. Kako bi se simuliralo znatno smanjeno gravitacijsko polje Marsa (38 % Zemljine), 62 % gravitacije Zemlje nadoknađeno je sajlom koja se letjelicu tijekom letačkih testova povlačila prema gore. Za stvaranje vjetra u komori korišten je vjetroviti zid koji se sastojao od gotovo 900 ventilatora računala.
Buduća inačica dizajna marsovskih rovera Demonstrator tehnologije Ingenuity mogao bi stvoriti temelje na kojima bi se mogli razviti bolji zrakoplovi za zračno istraživanje Marsa i drugih planeta s atmosferom. Sljedeća generacija rotornih vozila mogla bi biti mase između 5 i 15 kg s korisnim opterećenjem između 0,5 i 1,5 kg. Ovi potencijalni zrakoplovi mogli bi imati izravnu komunikaciju s orbiterom. Budući da helikopteri mogli bi se upotrijebiti za istraživanje posebnih regija s otvorenim vodenim ledom ili salamurama, gdje bi život mikroorganizama sa Zemlje mogao potencijalno preživjeti. Marsovi helikopteri mogu se razmotriti i za brzo prevoženje malih spremnika uzoraka natrag do vozila za put na Mars i za povratak na Zemlju poput onog koji će se lansirati 2026. godine.
Tijek događaja
Testiranje