Вертолет Ingenuity стал первым летательным аппаратом, который совершил управляемый полет в атмосфере другой планеты. Он был доставлен на Марс 18 февраля 2021 года на борту марсохода Perseverance, который приземлился в кратере Езеро. А дальше вертолет по плану ждал лишь месяц активной работы, который в реальности растянулся на целых три года.
Прибытие
Команда программы Mars 2020 не испытывала восторгов по поводу вертолета, который дали в нагрузку их марсоходу (подробнее об этом читайте в нашей статье «Вертолетик, который смог»). Ученые считали, что слишком расточительно тратить рабочее время Perseverance на то, чтобы всего лишь доказать, что на Марсе можно летать. Непосредственных научных выгод это не сулило ни для Mars 2020, ни для ближайших миссий.
Тем не менее руководство NASA волевым решением присоединило Ingenuity к Perseverance и выделило Лаборатории реактивного движения (JPL), которая отвечала за вертолет, 30 солов (марсианских суток, которые на 40 минут длиннее земных) в напряженном графике марсохода. За это время необходимо было выполнить от 1 до 5 полетов. После этого Ingenuity планировалось бросить и заняться действительно важными делами.
Целый месяц на то, чтобы хотя бы один раз взлететь? По космическим меркам не так и много, учитывая, что только на развертывание вертолета ушло 6 солов. Еще 7 солов Perseverance ехал к подходящей стартовой площадке — Twitcher’s Point (в переводе — «скрадок», замаскированное место, где охотник или орнитолог прячется, выжидая птицу). Так что операция по отсоединению вертолета от ровера началась только 28 марта: 29 марта распрямились стойки левого борта; 30 марта — правого; 3 апреля отсоединили питающий кабель от марсохода. После этого Ingenuity, можно сказать, совершил первый полет: он упал на Марс с высоты 13 сантиметров. Perseverance отъехал от места старта и занял позицию для наблюдения.
Первый полет
Первый полет вертолета состоялся 19 апреля 2021 года, когда он поднялся на высоту 3 метра со скоростью 1 метр в секунду, завис в воздухе на 30 секунд, повернулся на 96 градусов и совершил посадку через 39,1 секунды после взлета. Ingenuity на практике доказал, что даже в очень разреженной атмосфере Марса, плотность которой составляет всего 1 % от земной, возможно подняться в воздух.
Во время второго полета вертолет поднялся на высоту 5 метров и переместился на 2 метра в бок, а затем вернулся в исходную точку. После того как команда протестировала переход от взлета / посадки / зависания к горизонтальному полету и обратно, стало ясно, что Ingenuity способен на большое. Во время третьего рейса аппарат преодолел уже 50 метров в одну сторону и вернулся. После этого JPL окончательно объявила, что Ingenuity полностью функционирует, как и задумывалось.
Казалось бы, демонстрация технологии закончилась оглушительным успехом — можно сворачиваться. Однако инженеры JPL не хотели расставаться со своим детищем. По завершении третьего полета команда Ingenuity объявила, что следующие два рейса станут переходными к новому этапу — «демонстрации практического применения». Формально функционирование аппарата оставалось в рамках «демонстрации», что не нарушало прежних договоренностей, а фактически это позволило получить дополнительное рабочее время и финансирование на дальнейшие полеты.
Полеты и проблемы
Однако во время 6 полета — первого на этапе «демонстрации практического применения» — возникла «аномалия». На 54 секунде Ingenuity испытал сильную турбулентность и накренился на 20 градусов. «Мозги» вертолета резко увеличили количество команд, посылаемых на механизмы, что, в свою очередь, резко увеличило энергопотребление. Сбой объяснили тем, что навигационная камера аппарата потеряла один из кадров, из-за чего программа управления не смогла сориентироваться.
Следующие полеты неоднократно переносились из-за сбоев, команде пришлось отключить цветную камеру RTE. В отличие от навигационной, она для обеспечения полетов не требовалась и уже постфактум передавала снимки на Землю, но именно ее сочли причиной аномалии 6 полета. Также команда полностью перепрошила программу управления полетом.
Хотя руководитель операций Ingenuity Тед Цанетос пообещал преодолеть рубеж в 1 километр, во время 9 полета вертолет преодолел 625 метров — это стало на тот момент рекордом протяженности. 10 полет стал первым, во время которого Ingenuity принес наконец пользу в качестве разведчика для марсохода. С рекордной для себя высоты 12 метров вертолет сфотографировал груду камней, называемую Рельефными грядами. Эти снимки позволили команде Perseverance понять, что этот район не очень интересный, и повернуть марсоход в другую сторону.
17-й полет тоже не прошел гладко. Ingenuity скрылся от Perseverance за невысоким холмом, из-за этого связь с вертолетом была потеряна на 15 минут. Впоследствии проблема повторилась: связь либо исчезала, либо шла на очень низкой скорости. Из-за этого команда не смогла получить несколько пакетов данных, включая сделанные фотографии.
Так как Ingenuity не мог напрямую контактировать с Землей, данные от него передавались через Perseverance. Станция связи находится в таком месте, что с задней части сигналы блокирует радиоизотопный источник электроэнергии марсохода.
Полет в будущее
К апрелю 2023 года Ingenuity совершил уже 50 полетов — значительно больше, чем планировалось. Во время 61 полета вертолет установил рекорд высоты — 24 метра, — а во время 62-го — рекорд скорости, разогнавшись до 10 метров в секунду. Всего Ingenuity совершил 72 полета, преодолев общее расстояние 17,2 километра и проведя в воздухе 128,8 минут.
Пусть многие в NASA считали Ingenuity балластом для миссии Perseverance, будущее все же не за марсоходами, а за марсолетами. По крайней мере, сокращение бюджетов NASA на исследование других планет поставило крест на возможности посылать на нашего космического соседа роверы. А вот вертолеты — другое дело. По крайней мере, конструкторы компании AeroVironment, создателя Ingenuity, уже представили концепцию вертолета грузоподъемностью 280 граммов, оснащенного собственными движущимися шасси. А значит, этому аппарату уже не понадобится марсоход, который отвезет его на место старта.
Поскольку миссия по доставке образцов с Марса не попала (по крайней мере пока) под сокращения, вероятно, именно аналогичный Ingenuity аппарат доставит образцы, заботливо собранные ровером Perseverance, на космический корабль, который отвезет их на Землю.