Cuando la NASAPerseveranciarover aterrizó en el cráter Jezero en 18 de febrero de 2021 , ¡trajo consigo a un pequeño compañero interesante que ha estado causando bastante revuelo últimamente! Estamos hablando, por supuesto, de la Helicóptero Ingenio Marte , un sistema de vuelo experimental diseñado para demostrar si los sistemas aéreos pueden funcionar en Marte. Desde su vuelo inaugural en 19 de abril , el helicóptero ha estado superando los límites del vuelo en Marte, yendo más lejos y más rápido cada vez.
De hecho, el helicóptero logró establecer múltiples récords en el transcurso de sus primeros cinco vuelos, alcanzando un distancia máxima de 266 m (873 pies) en 117 segundos . Desafortunadamente, las cosas no salieron tan bien paraIngeniodurante su sexto y último vuelo. Debido a un error de sincronización de navegación, el helicóptero se desvió de su trayectoria de vuelo, pero logró aterrizar de manera segura a solo unos metros de donde se suponía que debía hacerlo.
Esta es la primera vez queIngenioha sufrido un mal funcionamiento desde que se lanzó por primera vez a los cielos marcianos hace más de seis semanas. Afortunadamente, los sistemas a prueba de fallas evitaron accidentes y los controladores de la misión pudieron determinar la fuente del problema. El problema comenzó cerca del final de la primera etapa del sexto vuelo de prueba del helicóptero, que tuvo lugar el sábado 22 de mayo.Dakota del Norte, o el día 91 de la misión Perseverancia (Sol 91).
Foto de largo alcance de Ingenuity, tomada por el instrumento SuperCam de Perseverance. Crédito: NASA / JPL-Caltech / LANL / CNES / IRAP / Kevin M. Gill
Según el piloto principal Håvard Grip, quien recientemente escribió sobre el error en la misión Actualización de estado página, este vuelo estaba destinado a llevar el sobre de vuelo aún más lejos y demostrar las capacidades de imágenes aéreas del helicóptero.Este consistiría en que el helicóptero ascendiera a una altitud de 10 m (33 pies) antes de volar horizontalmente 150 m (492 pies) hacia el suroeste. a una velocidad de 4 m / s (14,4 km / h; 9 mph).
Una vez allí, debía moverse otros 15 m (49 pies) hacia el sur mientras tomaba imágenes hacia el oeste, luego volar otros 50 m (164 pies) al noreste antes de aterrizar, para un viaje de ida y vuelta total de 215 m (705 pies).
“La telemetría del vuelo seis muestra que el primer tramo de 150 metros del vuelo se realizó sin problemas. Pero hacia el final de esa etapa, sucedió algo: el ingenio comenzó a ajustar su velocidad y a inclinarse hacia adelante y hacia atrás en un patrón oscilante. Este comportamiento persistió durante el resto del vuelo. Antes de aterrizar de forma segura, los sensores a bordo indicaron que el giroavión encontró excursiones de balanceo y cabeceo de más de 20 grados, grandes entradas de control y picos en el consumo de energía '.
El problema parece haber sido el resultado de una 'falla' en la canalización de imágenes que se envía desde la cámara de navegación al sistema de navegación, lo que desequilibra la secuencia de tiempo y confunde a la nave sobre su ubicación. La cámara de navegación es una de las dos utilizadas porIngenioy es responsable de rastrear las características de la superficie que son utilizadas por la computadora de vuelo del helicóptero para mantener el helicóptero dentro de su trayectoria de vuelo previamente designada.
ComoIngeniocubre distancias mayores, se necesitan más imágenes para realizar un seguimiento de su trayectoria de vuelo y asegurarse de que no se desvíe del rumbo. Según el piloto principal Havard Grip, este 'error' en la secuencia de imágenes enviadas por la cámara de navegación ocurrió aproximadamente a los 54 segundos de vuelo:
“Esta falla hizo que se perdiera una sola imagen, pero lo que es más importante, resultó en que todas las imágenes de navegación posteriores se entregaran con marcas de tiempo inexactas. A partir de este momento, cada vez que el algoritmo de navegación realizaba una corrección basada en una imagen de navegación, estaba operando en base a información incorrecta sobre cuándo se tomó la imagen. Las inconsistencias resultantes degradaron significativamente la información utilizada para volar el helicóptero, lo que llevó a que las estimaciones se “corrigieran” constantemente para tener en cuenta los errores fantasmas. Se produjeron grandes oscilaciones '.
Afortunadamente, los ingenieros del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA que construyeron Ingenuity estaban seguros de incluir un gran 'margen de estabilidad' en el diseño del sistema de control de vuelo del helicóptero (lo que le permite tolerar errores significativos sin volverse inestable). Esto se activó durante el vuelo y permitió a Grip y al equipo de la misión bajar con seguridad el helicóptero a solo 5 metros (16 pies) del lugar de aterrizaje previsto.
Además, el equipo de la misión tiene un proceso donde dejan de usar las imágenes de la cámara de navegación durante la fase final del descenso y aterrizaje. Esto asegura estimaciones fluidas y continuas del movimiento del helicóptero durante esta fase particularmente crítica de las pruebas de vuelo. Esa práctica dio sus frutos aquí, ya que aseguró queIngenioignoraba las imágenes sujetas a errores de sincronización hacia el final de su sexto vuelo y pudo dejar de oscilar y nivelarse antes de aterrizar.
La imagen de Ingenuity fue tomada el 23 de mayo de 2021, el día después de su sexto vuelo, por el instrumento Mastcam-Z de Perseverance. Crédito: NASA / JPL-Caltech / ASU / MSSS
Si bien el vuelo estuvo sujeto a fallas, Grip enfatizó que demostró la efectividad de la sofisticación y los subsistemas de Ingenuity que entraron en juego. Estos incluyeron el sistema de rotor del helicóptero, los actuadores y el sistema de energía, que respondieron a las mayores demandas de energía causadas por la falla y mantuvieron al helicóptero en vuelo. Fueron estas mismas cajas de seguridad las que permitieron un margen de éxito en lo que de otro modo podría haber sido un desastre.
“En un sentido muy real, Ingenuity atravesó la situación y, si bien el vuelo descubrió una vulnerabilidad de sincronización que ahora tendrá que abordarse, también confirmó la solidez del sistema de múltiples maneras”, dijo Grip. “Si bien no planeamos intencionalmente un vuelo tan estresante, la NASA ahora tiene datos de vuelo que sondean los límites exteriores de la envolvente de rendimiento del helicóptero. Esos datos se analizarán cuidadosamente en el futuro, ampliando nuestra reserva de conocimiento sobre el vuelo de helicópteros en Marte '.
Dos meses después de laPerseveranciarover aterrizó en Marte,Ingeniose convirtió en el primer avión en realizar un vuelo propulsado en otro planeta. Originalmente, el demostrador de tecnología solo estaba destinado a realizar cinco vuelos de prueba en el transcurso de 30 días de misión (soles). Su éxito hasta ahora ha impresionado a la NASA hasta el punto de que han decidido extender su misión al menos un mes.
Los datos que recopile informarán futuras misiones a Marte y otros cuerpos sin aire (como Titán), donde los vehículos aéreos podrán realizar ciencia y proporcionar una perspectiva única sobre entornos extraterrestres. En resumen, ¡este “pequeño helicóptero que podía” no tenía más que un nombre apropiado!