Ingenuity este un elicopter autonom care a operat pe planeta Marte între 2021 și 2024. Acesta a făcut parte din misiunea Mars 2020 a NASA. Elicopterul a ajuns pe suprafața marțiană atașat la partea inferioară a roverului Perseverance și a fost desfășurat la suprafață la 3 aprilie 2021. Atât roverul, cât și elicopterul și-au început misiunea pe Marte la locul de aterizare Octavia E. Butler Landing, în apropierea marginii vestice a craterului Jezero, cu o lățime de 45 km. La 19 aprilie 2021, Ingenuity a efectuat primul zbor extraterestru motorizat și controlat de către o aeronavă.
Aceste zboruri au demonstrat că zborul este posibil în atmosfera extrem de subțire de pe Marte. De asemenea, a demonstrat că nu era necesar un control direct de pe Pământ, ceea ce ar fi fost nepractic, deoarece semnalele radio au nevoie de 5 până la 20 de minute pentru a călători între Pământ și un vehicul de pe Marte (în funcție de poziția planetelor). În schimb, Ingenuity a efectuat în mod autonom manevre planificate, programate și transmise de operatorii săi.
Elicopterul trebuia să efectueze o demonstrație tehnologică pe durata a 30 de soli, efectuând cinci zboruri la altitudini cuprinse între 3–5 m, timp de până la 90 de secunde fiecare. După o scurtă fază de demonstrație pentru a dovedi navigabilitatea sa, JPL a început o serie de zboruri menite să arate cum ar putea ajuta explorarea aeriană a planetei Marte și a altor lumi. În acest rol operațional, Ingenuity a cercetat zonele de interes pentru roverul Perseverance. Performanța și rezistența elicopterului în mediul dur marțian au depășit cu mult așteptările. Aeronava și-a depășit specificațiile privind altitudinea necesară și durata zborului la scurt timp după începerea operațiunilor pe Marte. Acest lucru a permis Ingenuity să efectueze mult mai multe zboruri decât se aștepta inițial de la aeronavă. La 18 ianuarie 2024, elicopterul a fost avariat la aterizare în timpul celui de-al 72-lea zbor, iar NASA a anunțat retragerea sa după o viață mult mai lungă decât cea planificată. Ingenuity a zburat în total două ore, opt minute și 48 de secunde în 1.004 zile, acoperind mai mult de 16 kilometri.
Ingenuity a fost proiectat de către Jet Propulsion Laboratory (JPL) al NASA în colaborare cu AeroVironment, Ames Research Center și Langley Research Center al NASA. Printre producătorii componentelor cheie se numără Lockheed Martin Space, Qualcomm și SolAero.
Caracteristici tehnice Deoarece atmosfera planetei Marte are o densitate echivalentă cu doar 1% din cea a atmosferei terestre, este mult mai greu pentru un aparat de zbor să se ridice, o dificultate doar parțial compensată gravitația mai mică de pe Marte (aproximativ o treime din cea a Pământului). Decolarea de pe suprafața lui Marte a fost descrisă ca echivalentă cu a zbura la 30.000 m deasupra Pământului, o altitudine care nu a fost niciodată atinsă de elicopterele existente.
Dimensiunile fuselajului elicopterului sunt de 13,6 x 19,5 centimetri, diametrul unei mingi de baschet. Împreună cu trenul de aterizare, rotoarele și panourile solare, Ingenuity are 49 de centimetri înălțime. Volumul foarte mic al fuselajului conține calculatoare, baterii, senzori (camere, altimetru) și sistemul de telecomunicații.
Elicopterul este construit în jurul unui tub vertical în care circulă legăturile electrice care leagă procesorul de rotoare, precum și de nava mamă (roverul Perseverance) în timpul tranzitului către Marte. Pe acest tub sunt atașate de sus în jos: sistemul de fixare la rover, un panou solar, cele două rotoare, precum și servomotoarele care le pun în mișcare, partea centrală a trenului de aterizare și, în cele din urmă, fuselajul în formă pătrată.
Ingenuity are o pereche de rotoare coaxiale cu elice din fibră de carbon, lungi de 1,2 metri. Pentru a se ridica în atmosfera rarefiată, cele patru lamele trebuie să se rotească în direcții opuse cu aproximativ 2.400 rotații pe minut, adică de aproape zece ori mai repede decât ale unui elicopter de pasageri de pe Pământ. A fost conceput pentru a utiliza panouri solare pentru a-și reîncărca bateriile, care sunt șase celule Sony litiu-ion cu o capacitate de 35-40 Wh.
Elicopterul folosește un procesor Qualcomm Snapdragon 801 cu un sistem de operare Linux. Câmpul magnetic inconsistent de pe Marte exclude utilizarea unei busole pentru navigație, așa că folosește o cameră cu urmărire solară integrată în sistemul de navigație inerțială. Sistemul de comunicații este conceput pentru a transmite date la 250 kbit/s pe distanțe de până la 1.000 m.
Trenul de aterizare include patru picioare compozite din carbon lungi de 38,4 centimetri atașate sub corpul lui Ingenuity la un unghi oblic față de verticală, care mențin corpul aeronavei la 13 centimetri deasupra terenului plat. Ingenuity are o masă de 1,8 kg pe Pământ ca și pe Marte, dar greutatea sa mai mică pe Marte este echivalentă cu cea a unei mase de 680 de grame pe Pământ, datorită diferenței de greutate dintre aceste două planete..
Istoric operațional Ingenuity a fost separat complet de roverul Perseverance la 3 aprilie 2021, după aterizarea în craterul Jezero la la 18 februarie 2021 și îndepărtarea scutului care a protejat drona elicopter situată sub rover la 21 martie 2021. În aceeași zi, Ingenuity a făcut o fotografie a suprafeței lui Marte care a fost transmisă înapoi pe Pământ.
Lamele rotorului au fost deblocate cu succes la 8 aprilie 2021 (misiunea sol 48) și a efectuat un test de rotire a rotorului la 50 rpm cu viteză redusă. Un test de rotire de mare viteză a fost încercat la 9 aprilie, dar nu a reușit din cauza expirării temporizatorului cronometrului de supraveghere, măsură care protejează elicopterul de funcționarea incorectă în condiții neprevăzute, în timp ce se încerca să se comute computerul de zbor din modul pre-zbor în modul zbor. La 12 aprilie, a fost anunțată o actualizare de software cu un patch pentru a corecta problema. La 17 aprilie 2021, Ingenuity a trecut cu succes testul de centrifugare cu viteză maximă. Testul a implicat rotirea lamelor rotorului, în timp ce se afla încă la suprafață, până la viteza maximă de aproximativ 2400 rpm, pentru prima dată pe Marte.
La 19 aprilie 2021 la 7:34 UTC, elicopterul a efectuat cu succes primul său zbor cu propulsie pe Marte. Echipa Ingenuity intenționează să piloteze elicopterul la fiecare 2-3 săptămâni până la sfârșitul lunii august, când Marte se va deplasa în spatele Soarelui.
Lista zborurilor +Zbor nr.Data (UTC)(Sol)Durată (sec)Altitudine max.DistanțaorizontalăTraseuRezumat1 19 aprilie 2021, la 07:34(Sol 58)39,13 m0 m Decolare verticală, planare staționară, aterizare pe câmpul fraților Wright Primul zbor propulsat al unei aeronave pe altă planetă. În timp ce plutea, s-a rotit la 96 de grade într-o manevră planificată. Fotografiile alb-negru pe care le-a făcut chiar în timpul zborului au confirmat succesul și au fost primite la ora 11:30 UTC.2 22 aprilie 2021 la 09:33(Sol 61)51,95 m4 m dus-întors Planare, deplasare spre vest 2 m, planare, întoarcere, planare, aterizare De la planul său inițial, s-a înclinat cu 5 grade, permițând rotoarelor să zboare 2 metri lateral. S-a oprit, a planat și s-a rotit în sens invers acelor de ceasornic, răsucindu-se de la + 90 ° la 0 ° la -90 ° la -180 °, în 3 pași, pentru a-și îndrepta camera color orientată spre orizont în diferite direcții pentru a face fotografii. A zburat înapoi la locul de decolare din centrul aerodromului și a aterizat. Datele de confirmare au început să sosească la 13:20 UTC.325 aprilie 2021 la 11:31(Sol 64)80,35 m100 m dus-întors Planare, deplasare spre nord 50 m, întoarcere, planare, aterizare. Acesta a fost primul zbor care s-a aventurat la o anumită distanță de locul de desfășurare și apoi a revenit. A zburat la 50 de metri, menținând altitudinea și atingând o viteză maximă de doi metri pe secundă. Camera de navigație alb-negru orientată în jos a ajutat Ingenuity să urmărească poziția sa deasupra solului. A planat la destinație, apoi a zburat înapoi la locul decolării, a planat și a aterizat. Datele despre zbor au fost primite la ora 14:16 UTC.429 aprilie 2021Prima încercare a zborului 4 a eșuat Motiv: software-ul integrat nu a trecut la modul de zbor. 30 aprilie 2021 la 14:49.(Sol 69)116,95 m266 dus-întors Planare, deplasare spre sud 84 m, planare, întoarcere, planare, aterizare. S-au făcut imagini alb-negru la fiecare 1,2 m în timp ce călătorea între 84 m și 133 m și imagini color în timp ce se deplasa în cel mai îndepărtat punct de la decolare. Un număr record de imagini pentru o hartă 3D (aproximativ 60 în total) realizate în ultimii 50 m înainte de a reveni la locul decolării. La 7 mai NASA a confirmat că roverul Perseverance a a înregistrat atât audio cât și video pe Ingenuity în timpul celui de-al patrulea zbor, făcând ca elicopterul să fie primul vehicul interplanetar al cărui sunet a fost auzit și înregistrat de un alt vehicul interplanetar. În acest zbor, Ingenuity a depășit roverul în distanța parcursă pentru prima dată.57 mai 2021 la 19:26 (Sol 76)108,2 10 m129 m Planare, deplasare spre sud 129 m, urcare la 10 m, planare, aterizare la aerodromul B. Acesta a fost primul zbor care a aterizat într-un sit nou. Ingenuity a zburat către un loc aflat la 129 m spre sud. La sosire, a câștigat altitudine, a planat, a capturat câteva imagini color de înaltă rezoluție ale terenului din zonă și nu s-a întors la punctul de plecare, ci a aterizat la acel sit nou, aerodromul B. Acest zbor a marcat sfârșitul fazei de demonstrație tehnologică, care avea scopul de a dovedi că o aeronavă ar putea zbura pe Marte.623 mai 2021 la 5:20 (Sol 91)139,910 m215 m cu schimbări de direcție Deplasare spre sud-vest aproximativ 150 m, spre sud 15 m, spre nord 50 m, aterizare lângă aerodromul C. Zborul a avut o problemă spre sfârșitul primei etape, când o eroare a sistemului camerei de navigație a făcut ca toate imaginile următoare să fie marcate cu un timp incorect. Acest lucru a dus la înclinarea ambarcațiunii înainte și înapoi până la 20 de grade, cu creșteri mari ale consumului de energie. Ingenuity a continuat să zboare o perioadă în acel mod și a aterizat la aproximativ 5 m distanță de locul planificat, presupus ca aerodromul C. Aceasta a fost prima dată când a experimentat o anomalie.
Alte puncte importante: A colectat imagini stereo color ale unui sit de interes pentru a demonstra valoarea unei perspective aeriene pentru viitoarele misiuni.