18 января 2024 года первый (и пока единственный) действующий вертолет на Марсе совершил свой последний полет. Последний из 72, совершенных за три года, несмотря на то, что изначально его миссия должна была продлиться 30 дней.
Вертолет назывался Ingenuity, он был частью миссии НАСА «Марс-2020», и когда он вертикально взмыл над поверхностью Красной планеты, как делал это десятки раз до этого, никто еще не знал, что он в последний раз движет лопастями и смотрит вниз на марсианскую почву.
Когда он опустился на землю, связь с марсоходом Perseverance, выполнявшим роль радиоканала, была на несколько мгновений потеряна, а когда марсоход снова нашел Ingenuity, то, к сожалению, сделал горькое открытие: он неудачно упал и сломал по крайней мере одну из лопастей, позволявших ему летать.
Роковой полет для Ingenuity
6 января 2024 года Ingenuity совершил свой 71-й полет на Марс, преодолев расстояние в 71 метр по горизонтали и совершив аварийную посадку раньше запланированного срока, через 35 секунд. В действительности аппарат летел над песчаной местностью, относительно лишенной геологических образований, таких как скалы, которые могли бы помочь его навигационной системе сориентироваться.
Поэтому на 18 января, 1035-й сол миссии, был запланирован вертикальный полет, чтобы определить положение Ingenuity после аварийной посадки предыдущего полета. Ingenuity оторвался от марсианской поверхности, набрал максимальную высоту 12 метров и оставался в воздухе 4,5 секунды, после чего начал спуск со скоростью 1 м/с к земле.
Примерно в 1 метре над поверхностью Ingenuity потерял связь с Perseverance, который служил каналом связи для вертолета. В течение следующих нескольких дней НАСА перемещало ровер в поисках сигналов от вертолета, и 21 января связь удалось восстановить.
Однако проблема заключалась не только в связи. Изображения с камер Perseverance, полученные в JPL, показали непоправимые повреждения лопастей Ingenuity — повреждения, которые сводили на нет все шансы на полет. Ingenuity, по сути, состоит из прямоугольного фюзеляжа, подвешенного под парой соосных, противовращающихся роторов, каждый из которых необходим для успешного полета.
Таким образом, 25 января 2024 года НАСА официально объявило о завершении миссии Ingenuity, и теперь он покоится на песчаных холмах, которые НАСА назвало «Холмами Валинора» в честь Дж.Р.Р. Толкиена.
Изображение, полученное цветной камерой Ingenuity после 72-го полета, показывает канавку в земле внизу, а тень от лопасти ротора показывает разорванный и поврежденный кончик. В трещине и вокруг нее видны пятна того, что может быть темным углеродным волокном лопастей.
Что мы теперь знаем о том полете
11 декабря 2024 года на ежегодном собрании Американского геофизического союза (AGU) в Вашингтоне НАСА представило и обнародовало результаты предварительного расследования того, что случилось с Ingenuity.
В результате расследования, проведенного агентством на основе данных, собранных Ingenuity в ходе программы Perseverance, был сделан вывод, что во время 72-го полета навигационная система вертолета не смогла предоставить точные данные из-за недостатка поверхностных признаков на местности. Это нарушило оценку скорости, критически важную для стабильной посадки, что привело к возникновению суммарной ошибки в расчетах положения и скорости.
В результате Ingenuity врезался в землю с большей горизонтальной скоростью, чем ожидалось, что привело к нестабильной посадке. Падение на песчаный склон, вероятно, вызвало резкий крен и перекат, что привело к чрезмерной нагрузке на лопасти ротора, все четыре из которых отломились примерно на трети пути до кончика. Поврежденные лопасти вызвали чрезмерную вибрацию, в результате чего одна из них порвалась и увеличила потребление энергии, что привело к потере связи.
Ховард Грип, первый пилот Ingenuity, отметил, что в последовательности событий после приземления остаются неясные детали, осложненные отсутствием «черного ящика» и расстоянием в 160 миллионов километров.
График, изображающий наиболее вероятный сценарий аварийной посадки вертолета Ingenuity во время его 72-го и последнего полета 18 января 2024 года.
Наследие первого вертолета на другой планете
Ingenuity, первый летательный аппарат для полета на другой планете, был задуман как демонстратор технологий: он должен был совершить пять экспериментальных полетов за 30 дней. Вместо этого он превзошел все ожидания: с момента своего первого полета, который состоялся 19 апреля 2021 года, Ingenuity выполнял полеты почти 3 года и в 68 раз дольше, чем планировалось, более чем в 14 раз дальше, чем предполагалось, и записал более двух часов общего времени полета.
Таким образом, Ingenuity стал технологическим и научным триумфом, открывшим новые горизонты в освоении космоса, прежде всего продемонстрировав возможность использования винтокрылых машин в разреженной атмосфере Марса и в мире с гравитацией, в 0,38 раза превышающей земную.
Среди главных достижений вертолета — возможность картографировать труднодоступную местность, иначе недоступную для марсоходов, получая детальные изображения и улучшая планирование миссий. Ingenuity показал, что марсианские беспилотники могут поддерживать научные исследования, став маневренными и универсальными глазами для сбора ценных данных.
Преемники Ingenuity
На инженерном уровне успех Ingenuity проложил путь к созданию будущих межпланетных вертолетов. Инновационные решения в области управления полетом, автономной навигации и устойчивости к экстремальным условиям Марса дают представление об использовании вертолетов в инопланетной среде, совершенно отличной от земной.
Тем временем JPL уже заглядывает в будущее летательных аппаратов на Марсе. В декабре, во время презентации на AGU, ученые представили видео новой концепции вертолета для Красной планеты: Mars Chopper. JPL разрабатывает концепцию с шестью роторами, которая будет в 20 раз тяжелее Ingenuity и сможет нести несколько килограммов научного оборудования.
Кроме того, Mars Chopper мог бы автономно исследовать отдаленные места на Марсе, преодолевая до 3 км в день. Учитывайте, что самый длинный полет Ingenuity составлял 704 метра.
Тем временем в стадии подготовки и с определенной датой отправления находится Dragonfly — миссия НАСА, предназначенная для полета к спутнику Сатурна Титану. Агентство утвердило проект на 2024 год с общей стоимостью жизненного цикла 3,35 миллиарда долларов и назначило дату запуска на июль 2028 года на борту тяжелой ракеты SpaceX Falcon Heavy, в окне, которое открывается 5 и закрывается 25 июля.
Художественная визуализация Dragonfly, миссии НАСА, которая в будущем достигнет самого большого спутника Сатурна — Титана.
Dragonfly будет немного отличаться от Ingenuity. По сути, это будет роторный лендер, похожий на большой квадрокоптер с двумя роторами и восемью пропеллерами. Он сможет летать со скоростью 10 м/с на высоте до 4 км, используя преимущества плотной атмосферы и низкой гравитации Титана. Таким образом, он сможет исследовать различные участки поверхности благодаря своей способности перемещаться в полете.
А «Марс-2020» продолжает работу, ожидая возвращения образцов Марса
Тем временем, несмотря на то, что рейс 72 окончательно остановил Ingenuity, вертолет продолжал примерно раз в неделю передавать роверу Perseverance данные о погоде и испытаниях авионики. Информация о погоде, в частности, может пригодиться будущим исследователям Красной планеты, а данные об авионике уже сейчас оказываются полезными инженерам, работающим над проектами будущих летательных аппаратов и других транспортных средств для Красной планеты.
Таким образом, вертолету предстоит четыре года непрерывной работы. У него еще останется определенный объем памяти на борту, но, к сожалению, вернуть эти данные на Землю, возможно, не удастся: марсоход Perseverance, с которым Ingenuity общается по радиосвязи и передает свои данные команде миссии, сейчас находится в 3 км от вертолета, и потеря связи, по мнению команды миссии JPL, — вопрос нескольких недель.
Тем временем Марс-2020 продолжает свою работу: Perseverance находится в пятой научной кампании, которая началась в конце августа 2024 года, а в декабре 2024 года он достиг вершины обода кратера Езеро после 500-метрового вертикального подъема, который длился три с половиной месяца. Теперь Perseverance направляется к своей первой научной остановке, чтобы исследовать регион Марса, не похожий ни на один из ранее исследованных.
Также в ходе этой кампании Perseverance собирает образцы марсианского материала, которые хранятся в титановых трубках и будут извлечены в ходе программы возвращения образцов Марса. Программа, которая пострадала, была отложена, почти отменена, и которая в настоящее время, как ожидается, будет изменена в своей конструкции, чтобы снизить стоимость и сложность. Только в начале января 2025 года НАСА объявило, что предварительно выбрало два альтернативных варианта архитектуры, но хочет отложить принятие окончательного решения о том, как забрать образцы Perseverance и доставить их на Землю, до 2026 года.
Читайте все последние новости космонавтики на New-Science.ru
