Изобретательность Mars Helicopter - Mars Helicopter Ingenuity

"Mars Helicopter" перенаправляется сюда. Для вертолетов Mars и других винтокрылых аппаратов в целом см. Самолет Марс.

Изобретательность
Часть Марс 2020
PIA23882-MarsHelicopterIngenuity-20200429 (trsp) .png
ТипБПЛА вертолет
ПроизводительЛаборатория реактивного движения
Технические детали
РазмерыШасси: 14 см3 (0,85 у.е. дюйма)[1]
Диаметр120 см (47 дюймов)[1][2]
Высота80 см (31 дюйм)[1]
Посадочная масса
  • Всего: 1,8 кг (4,0 фунта)[2]
  • Батареи: 273 г (9,6 унции)
Мощность350 Вт[3]
История полетов
Дата запуска30 июля 2020, 11:50 UTC
Запустить сайтмыс Канаверал SLC-41
Дата посадки18 февраля 2021, 20:00 (2021-02-18UTC20) универсальное глобальное время (планируется)[4]
Посадочная площадкаКратер Езеро
Инструменты
Марс Вертолет JPL insignia.svg
Знаки отличия Вертолета Марса JPL

Вертолет Марса Изобретательность[5][6] это робот вертолет который планируется использовать для тестирования технологии для разведки представляющих интерес целей на Марс, и помочь спланировать лучший маршрут движения на будущее Марсоходы.[7][8] Малый дрон-вертолет планируется развернуть в 2021 г. Упорство марсоход как часть НАСА Марс 2020 миссия.[9]

Планируется совершить первый полет на любой планете за пределами Земли.[10] и ожидается, что он будет летать до пяти раз в течение 30-дневной тестовой кампании, в начале миссии марсохода, поскольку это в первую очередь демонстрация технологий.[11] Каждый полет планируется на высотах от От 3 до 10 м выше земли.[12] Он потенциально может преодолевать расстояние до 300 метров (980 футов) за полет.[12] Он может использовать автономный контроль во время его коротких полетов, хотя полеты будут телероботически запланировано и написано диспетчерами JPL. Он будет общаться с Упорство вездеход сразу после каждой посадки. Если все будет работать так, как ожидалось, НАСА могло бы развить проект будущих воздушных миссий на Марс.[12]

МиМи Аунг является руководителем проекта.[13] Другие участники включают AeroVironment Inc., НАСА Исследовательский центр Эймса, и НАСА Исследовательский центр Лэнгли.[14]

Дизайн

Летные характеристики Изобретательность
Скорость ротора2400 об / мин[2]
Скорость конца лезвия<0.7 Мах[6]
Время работыОт 1 до 5 рейсов в пределах 30 солей[3]
Максимальная дальность полета300 м (980 футов)[3][12]
Максимальная дальность, радио1000 м (3300 футов)[12]
Максимальная высота10 м (33 футов)[3]
Максимальная скорость
  • По горизонтали: 10 м / с (33 фут / с)[14]
  • По вертикали: 3 м / с (9,8 фут / с)[14]
Емкость батареи35–40 Вт · ч (130–140 кДж)[10]
Диаграмма, показывающая компоненты Изобретательность

Изобретательность предназначен для демонстрации технологий JPL чтобы оценить, может ли эта технология безопасно летать, и предоставить более качественные карты и рекомендации, которые дадут будущим диспетчерам больше информации, которая поможет в планировании маршрутов путешествия и предотвращении опасностей, а также в определении точек интереса для марсохода.[15][16][17] Вертолет предназначен для получения изображений с высоты птичьего полета с разрешением, примерно в десять раз превышающим разрешение орбитальных изображений, и может отображать элементы, которые могут быть скрыты от камер ровера. Ожидается, что такая разведка может позволить будущим марсоходам безопасно проезжать в три раза дальше за соль.[18]

Вертолет использует встречное вращение. коаксиальные роторы около 120 см (47 дюймов) в диаметре. Его полезной нагрузкой будет камера высокого разрешения, направленная вниз, для навигации, посадки и научных исследований местности, а также система связи для передачи данных на объект. Упорство вездеход.[19] Хотя это самолет, он строится в соответствии со спецификациями космического корабля, чтобы выдерживать перегрузки и вибрацию во время запуска. Он также включает радиационно-стойкие системы, способные работать в холодных условиях Марса. Непостоянство магнитного поля Марса не позволяет использовать компас для навигации, поэтому планируется использовать солнечный трекер камера интегрирована в визуальный инерциальная навигационная система. Некоторые дополнительные входы включают гироскопы, визуальная одометрия, датчики наклона, высотомер, и детекторы опасности.[20] Он предназначен для использования солнечные панели чтобы подзарядить свои аккумуляторы, которых шесть Sony Литий-ионный элементы с энергоемкостью батареи 35–40 Вт · ч (130–140 кДж)[10] (заводская вместимость 2 Ах ).[12]

Основной вычислительный движок Ingenuity использует Процессор Qualcomm Snapdragon и использует Полетная доска Qualcomm распространяется Intrinsyc, с Linux Операционная система.[12] Среди других функций он управляет алгоритмом визуальной навигации с помощью оценки скорости, полученной на основе характеристик, отслеживаемых камерой.[12] К процессору Qualcomm подключены две системы управления полетом. микроконтроллер единиц (MCU) для выполнения необходимых управление полетом функции.[12] Связь с марсоходом осуществляется по радиоканалу с низким энергопотреблением. Зигби протокол связи, реализованный с помощью чипсетов SiFlex 02 900 МГц, установленных как на вездеходе, так и на вертолете.[12] Система связи предназначена для передачи данных со скоростью 250 кбит / с на расстояние до 1000 м (3300 футов).[12]

Планируется, что вертолет отправится на Марс, прикрепленный к нижней части Упорство марсоход и будет выведен на поверхность между 60 и 90 Марсианские дни (солс) после приземления. Затем ожидается, что марсоход отъедет примерно на 100 м (330 футов) к началу кампании тестовых полетов.[21][22]

Тестирование

В 2019 году предварительные разработки Ingenuity были испытаны на Земле в смоделированных атмосферных и гравитационных условиях Марса. За летные испытания, большой вакуумная камера использовался для моделирования очень низкого атмосферное давление Марса - около 0,6% стандартного атмосферного давления на уровне моря на Земле - что эквивалентно вертолету, летящему на высоте 34000 м (112000 футов) в атмосфера Земли. Чтобы смоделировать сильно уменьшенное гравитационное поле Марса, 62% силы тяжести Земли было компенсировано линией, тянущейся вверх во время летных испытаний.[10]

Будущая итерация дизайна марсохода

В Изобретательность Демонстрационный образец технологий, использованный в миссии «Марс 2020», может стать основой, на которой можно будет разработать более способные летательные аппараты для исследования Марса и других планетных целей с воздуха с воздуха.[15][12][23] Новое поколение винтокрылых аппаратов может иметь вес от 5 до 15 кг с полезной нагрузкой от 0,5 до 1,5 кг. Эти потенциальные самолеты могут иметь прямую связь с орбитальным аппаратом и могут или не могут продолжать работать с приземлившимся активом.[22] Вертолеты будущего могут быть использованы для исследования особых регионов с незащищенными водяной лед или рассолы где земная микробная жизнь потенциально могла выжить. Марсианские вертолеты также могут быть рассмотрены для быстрого возврата небольших тайников с образцами обратно на марсианский восходящий аппарат для возвращения на Землю, как тот, который будет запущен в 2026 году.[24][12]

Разработка

Лаборатория реактивного движения НАСА и AeroVironment опубликовал в 2014 году концептуальный проект вертолета-разведчика, который будет сопровождать марсоход.[14][25][26] К середине 2016 года для продолжения разработки вертолета требовалось 15 миллионов долларов США.[27] К декабрю 2017 года инженерные модели машины прошли испытания в смоделированной марсианской атмосфере.[12][1] и модели проходили испытания в Арктике, но их включение в миссию еще не было одобрено и не профинансировано.[28] В Федеральный бюджет США объявлено в марте 2018 года, предоставлено 23 миллиона долларов США на вертолет сроком на один год.[29][30] 11 мая 2018 года было объявлено, что вертолет может быть разработан и испытан вовремя, чтобы быть включенным в миссию Марс 2020.[31] Вертолет прошел обширные летно-динамические и климатические испытания.[12][32] и затем был установлен на нижней стороне Упорство марсоход в августе 2019 года.[33] Его масса чуть меньше 1,8 кг (4,0 фунта).[32] и JPL уточнила, что планирует жизнь дизайна 5 полетов на Марс.[34][31] Название вертолета дал Ваниза Рупани, 11-классник школы. Средняя школа округа Таскалуса в Нортпорт, Алабама, который представил эссе на конкурс НАСА «Назови вездеход».[5][35] НАСА инвестировало около 80 миллионов долларов США в создание вертолета Ingenuity Mars и около 5 миллионов долларов США в эксплуатацию этого вертолета.[24]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d Кларк, Стивен (14 мая 2018 г.). «Вертолет для сопровождения следующего марсохода НАСА на Красную планету». Космический полет сейчас.
  2. ^ а б c "Информация о вертолете Mars" (PDF). НАСА. Февраль 2020. В архиве (PDF) из оригинала 22 марта 2020 г.. Получено 2 мая 2020. Эта статья включает текст из этого источника, который находится в всеобщее достояние.
  3. ^ а б c d «Марс Вертолет». НАСА Марс. НАСА. В архиве из оригинала 16 апреля 2020 г.. Получено 2 мая 2020. Эта статья включает текст из этого источника, который находится в всеобщее достояние.
  4. ^ mars.nasa.gov. "Запустить Windows". mars.nasa.gov. Получено 28 июля 2020. Эта статья включает текст из этого источника, который находится в всеобщее достояние.
  5. ^ а б Хауталуома, Грей; Джонсон, Алана; Агл, округ Колумбия (29 апреля 2020 г.). «Учащийся средней школы Алабамы назвал марсианский вертолет НАСА». НАСА. В архиве с оригинала 30 апреля 2020 г.. Получено 29 апреля 2020. Эта статья включает текст из этого источника, который находится в всеобщее достояние.
  6. ^ а б Марсианский вертолет-разведчик. видеопрезентация в Калтехе Эта статья включает текст из этого источника, который находится в всеобщее достояние.
  7. ^ Чанг, Кеннет (23 июня 2020 г.). «Марс приближается к своему« моменту братьев Райт »- В рамках своей следующей миссии на Марс НАСА отправляет экспериментальный вертолет, чтобы пролететь через тонкую атмосферу красной планеты». Нью-Йорк Таймс. В архиве из оригинала 23 июня 2020 г.. Получено 23 июн 2020.
  8. ^ Леоне, Дэн (19 ноября 2015 г.). "Элачи рекламирует вертолетный разведчик для марсохода с кэшированием проб". SpaceNews. Получено 20 ноября 2015.
  9. ^ Agle, округ Колумбия; Хауталуома, Грей; Джонсон, Алана (23 июня 2020 г.). «Как марсианский вертолет НАСА достигнет поверхности Красной планеты». НАСА. Получено 23 июн 2020. Эта статья включает текст из этого источника, который находится в всеобщее достояние.
  10. ^ а б c d Первый полет на другую планету!. Veritasium. 10 августа 2019. В архиве из оригинала 28 июля 2020 г.. Получено 3 августа 2020 - через YouTube.
  11. ^ Вскоре ожидается решение о добавлении вертолета на Марс 2020. Джефф Фаут. Космические новости. 4 мая 2018.
  12. ^ а б c d е ж грамм час я j k л м п о Демонстратор вертолетных технологий Mars В архиве 1 апреля 2019 г. Wayback Machine. (PDF) Дж. (Боб) Баларам, Тимоти Кэнхэм, Кортни Дункан, Мэтт Голомбек, Ховард Фьер Грип, Уэйн Джонсон, Джастин Маки, Амелия Куон, Райан Стерн и Дэвид Жу. Американский институт аэронавтики и астронавтики (AIAA), Конференция SciTech Forum; 8–12 января 2018 г., Киссимми, Флорида. Дои:10.2514/6.2018-0023 Эта статья включает текст из этого источника, который находится в всеобщее достояние.
  13. ^ МиМи Аунг - заместитель руководителя отдела автономных систем В архиве 5 июня 2018 г. Wayback Machine. НАСА / Лаборатория реактивного движения Эта статья включает текст из этого источника, который находится в всеобщее достояние.
  14. ^ а б c d Создание модели винта вертолета Mars для всестороннего анализа В архиве 1 января 2020 года в Wayback Machine. (PDF) Витольд Дж. Ф. Конинг, Уэйн Джонсон, Брайан Г. Аллан. Винтокрылая машина НАСА. 2018 г. Эта статья включает текст из этого источника, который находится в всеобщее достояние.
  15. ^ а б Браун, Дуэйн; Вендел, Джоанна; Agle, округ Колумбия; Нортон, Карен (11 мая 2018 г.). «Марсовый вертолет будет летать в рамках следующей миссии НАСА на красной планете вездехода». НАСА. В архиве с оригинала 11 мая 2018 г.. Получено 11 мая 2018. Эта статья включает текст из этого источника, который находится в всеобщее достояние.
  16. ^ Чанг, Кеннет. «Вертолет на Марсе? НАСА хочет попробовать». Нью-Йорк Таймс. В архиве с оригинала 12 мая 2018 г.. Получено 12 мая 2018.
  17. ^ Гуш, Лорен (11 мая 2018 г.). «НАСА отправляет вертолет на Марс, чтобы увидеть планету с высоты птичьего полета - идет вертолет на Марсе». Грани. Получено 11 мая 2018.
  18. ^ Обзор космической робототехники: к науке высшего уровня через освоение космоса (PDF). И Гао, С Чиен - Научная робототехника, 2017.
  19. ^ Вольпе, Ричард. «Робототехническая деятельность в Лаборатории реактивного движения, 2014 г.» (PDF). Лаборатория реактивного движения. НАСА. Получено 1 сентября 2015. Эта статья включает текст из этого источника, который находится в всеобщее достояние.
  20. ^ Оценка курса с помощью датчика солнца для автономной навигации. Парт Шах. 2017 г.
  21. ^ "Марсианский вертолет НАСА: маленький автономный винтокрыл для полета на Красной планете" В архиве 10 июля 2018 г. Wayback Machine. Шубхам Шарма, International Business Times. 14 мая 2018.
  22. ^ а б «Mars Helicopter - новый вызов для полета» (PDF). НАСА. Июль 2018 г. В архиве (PDF) из оригинала на 1 января 2020 г.. Получено 20 июля 2018. Эта статья включает текст из этого источника, который находится в всеобщее достояние.
  23. ^ «Mars Helicopter - новый вызов для полета» (PDF). НАСА. Июль 2018 г. В архиве (PDF) из оригинала на 1 января 2020 г.. Получено 9 августа 2018. Эта статья включает текст из этого источника, который находится в всеобщее достояние.
  24. ^ а б "Пресс-кит по запуску Mars 2020 Perseverance" (PDF). НАСА. 24 июнь 2020. Получено 20 августа 2020. Эта статья включает текст из этого источника, который находится в всеобщее достояние.
  25. ^ Дж. Баларам и П. Т. Токумару, «Роторные аппараты для исследования Марса», на 11-м Международном семинаре по планетным зондам, 2014 г. Bibcode 2014LPICo1795.8087B https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2014LPICo1795.8087B/abstract
  26. ^ Бенджамин Т. Пипенберг, Мэтью Киннон, Джереми Тайлер, Барт Хиббс, Сара Лангберг, Дж. (Боб) Баларам, Ховард Ф. Грип и Джек Пемпеджян. "Проектирование и изготовление несущего винта, планера и систем шасси вертолета Mars ", Американский институт аэронавтики и астронавтики (AIAA), Конференция SciTech Forum; 7–11 января 2019 г., Сан-Диего, Калифорния
  27. ^ Бергер, Эрик (24 мая 2016 г.). «Четыре законодателя диких технологий хотят, чтобы НАСА продолжило». ARS Technica. Получено 24 мая 2016.
  28. ^ Дюбуа, Шантель (29 ноября 2017 г.). «Дроны на Марсе? В проектах НАСА скоро могут быть использованы дроны для исследования космоса». Все о схемах. В архиве из оригинала 7 декабря 2017 г.. Получено 14 января 2018.
  29. ^ Усилия НАСА по исследованию Марса сводятся к выполнению существующих миссий и планированию возврата образцов. Джефф Фуст, Космические новости. 23 февраля 2018 г.
  30. ^ НАСА скоро решит, запустят ли летающий дрон с марсоходом Mars 2020. Стивен Кларк, Космический полет сейчас. 15 марта 2018 г.
  31. ^ а б Вертолет на Марсе отправится в следующую миссию НАСА на марсоходе "Красная планета" В архиве 11 мая 2018 в Wayback Machine. Карен Нортон, Новости НАСА. 11 мая 2018 Эта статья включает текст из этого источника, который находится в всеобщее достояние.
  32. ^ а б Agle, AG; Джонсон, Алана (28 марта 2019 г.). «Марсианский вертолет НАСА завершил летные испытания». НАСА. В архиве из оригинала 29 марта 2019 г.. Получено 28 марта 2019. Эта статья включает текст из этого источника, который находится в всеобщее достояние.
  33. ^ Вертолет НАСА на Марсе прикреплен к марсоходу 2020 В архиве 4 ноября 2019 в Wayback Machine. Новости НАСА - Лаборатория реактивного движения. 28 августа 2019 г., Эта статья включает текст из этого источника, который находится в всеобщее достояние.
  34. ^ Да, НАСА действительно отправляет вертолет на Марс: вот что оно будет делать. В архиве 15 мая 2018 в Wayback Machine Сара Левин, Космос. 12 мая 2018.
  35. ^ Agle, округ Колумбия; Кук, Цзя-Руи; Джонсон, Алана (29 апреля 2020 г.). «Вопросы и ответы со студентом, который назвал изобретательность, марсианский вертолет НАСА». НАСА. В архиве из оригинала 4 июня 2020 г.. Получено 29 апреля 2020. Эта статья включает текст из этого источника, который находится в всеобщее достояние.

внешняя ссылка