Ingenuity

Technology

12 hours ago

Author

vrtulník Ingenuity Ingenuity je malý plně autonomní vrtulník, který byl v rámci mise Mars 2020 dopraven na planetu Mars a poprvé zde vzlétl 19. dubna 2021 jako první létající stroj, který létal na jiné planetě, než je Země. Vyrobila jej společnost Jet Propulsion Laboratory pro NASA. Dron byl zkonstruován tak, aby byl co nejlehčí a zároveň výkonný. Problémem bylo zkonstruovat zařízení schopné létat ve 100× řidší atmosféře, než je zemská. Ingenuity pohánějí dva protiběžné dvoulisté rotory s lopatkami z uhlíkových vláken. Délka rotorů je 1,2 metru, provozní otáčky 2400 ot./min. Výkon motoru je 350 W. Je napájený systémem šesti lithium-iontových baterií. Ty se mají denně dobíjet solárními články na povrchu listů rotorů, částečně se nabíjejí i z vozítka Perseverance. Vrtulník je vysoký 49 centimetrů, jeho trup má rozměry 14×14×14 cm a NASA jej přirovnává k velikosti softballového míčku. Vrtulník je až do startu skrytý v trupu vozítka Perseverance, a až ve chvíli startu je vypuštěn na povrch Marsu. Dne 22. února 2021 NASA oznámila, že helikoptéra přistání přežila. Vozítko na sobě má speciální komunikační zařízení, ale data z vrtulníku jsou zpracovávána stejně jako data z ostatních vědeckých přístrojů. Helikoptéra je určená pro 2-3 minuty provozu denně. Pro lety bylo vyhrazeno okno 30 dní, při němž by se mělo zvládnout 5 letů.

Plánovaný první let Ingenuity byl naplánován asi 60 dní po přistání vozítka na Marsu. Dne +more_srpen'>13. srpna 2020 NASA oznámila, že dron byl poprvé zapnut ve vesmíru. 4. dubna 2021 pak vrtulník opustil své místo na břiše vozidla. Vozítko následně poodjelo. 6. dubna 2021 bylo oznámeno, že vrtulník úspěšně přečkal první noc mimo vozítko. NASA 6. dubna také oznámila, že vrtulník pořídil první barevnou fotografii. 9. dubna vrtulník poprvé roztočil vrtule, pouze však na 50 otáček za minutu. Rover se v tu dobu nacházel asi 60 metrů od vrtulníku. První let měl proběhnout 14. dubna, protože byl odložen z 11. dubna 2021. Důvodem byly potíže ve vysokých otáčkách. Uskutečnil se však až 19. dubna 2021 od 09:31 SELČ, kdy vědci začali přijímat první data od vrtulníku Ingenuity. Let trval 39,1 sekundy. Druhý let proběhl 22. dubna 2021. Trval 51,9 sekundy.

+more images (23)

Technologie

Většina technologií použitých na vrtulníku je volně dostupná a prodejná. Software nebyl vytvořen speciálně na míru vrtulníku, protože vše běží na operačním systému Linux. +more Tím se Mars stal druhou planetou Sluneční soustavy, kde má Linux větší zastoupení než Windows. Řídící a stabilizační systém byl vyvinut pro minisatelity CubeSats.

Vrtulník je naplněný CO2, čímž by měl snáze odolávat mrazu.

Hardware je většinou z veřejně dostupných produktů - například procesorová deska je tvořena 28 nanometrovým procesorem Snapdragon 801 z roku 2014. Tento procesor se používá v mobilních telefonech. +more Přesto má výpočetní systém vrtulníku vyšší výkon než vozítko Perseverance. Naváděcí smyčky běží na frekvenci 500 Hz, snímky jsou pořizovány kamerou o frekvenci 30 Hz. Vrtulník má laserový výškoměr od společnosti SparkFun, který je umístěn na jeho spodku, a dále sklonoměr, který se stará o hladký průběh startu. Dalšími zařízeními jsou gyroskopy a akcelerometry, které jsou součástí komplexního systému SoC. Vrtulník snímkuje povrch díky 13 megapixelovému barevnému fotoaparátu.

Vypuštění vrtulníku a průběh letu

Samotný proces se skládá ze dvou částí:

Vypuštění vrtulníku a oddělení od vozítka

# Odpadnutí plastového krytu vrtulníku. # Oddělení vrtulníku od vozítka a postavení na povrch. # Poodjetí vozítka do dostatečné vzdálenosti (cca 60 metrů).

Soubor:Ingenuity Stowed Inside Debris Shield. jpg|Příprava na odhození plastového krytu (1. +more) Soubor:Debris Shield Dropped Exposing Ingenuity Helicopter. png|Odhození plastového krytu (1. ) Soubor:Ingenuity on Perseverance rover's belly. jpg|Vrtulník připevněný na břiše vozítka (1. ) Soubor:Ingenuity unfolding 20210329 082732. png|Uvolňování vrtulníku (2. ) Soubor:Ingenuity helicopter in fully vertical position. png|Uvolňování vrtulníku (2. ) Soubor:Ingenuity Helicopter with fully deployed legs. png|Uvolněný vrtulník (2. ) Soubor:Ingenuity Helicopter Deployment Successful. png|Vrtulník Ingenuity několik metrů od vozítka (3. ) Let vrtulníku v atmosféře.

# Vzlet vrtulníku - dosáhnutí plánované letové výšky a poté pokračování po trase mise. # Automatický let vrtulníku po naplánované trase. +more # Orientace je zajišťována díky přesné analýze kamenů, které byly pozemní kontrolou označeny jako kontrolní. # Přistání vrtulníku na vytipovaném místě, které bylo zhodnoceno jako bezpečné.

+more|náhled|Ingenuity_-_umělecká_ilustrace_na_povrchu_Mars_(planeta)'>Marsu. Pohled ze spodu, lze vidět kameru a další zařízení vrtulníku. .

Harmonogram letů

+more|náhled|Helikoptéra_Ingenuity,_v_pozadí_rover_Perseverance'>Persevernace. Tým Ingenuity dostal 30 dní na provedení všech pokusů, poté bude muset Persevernace pokračovat ve své hlavní misi. Plán je 2 až 3 minuty letu denně, ale letů by mělo být provedeno pouze pět. Tým však připouští i více letů, než je plánováno. První tři lety jsou dle vědců minimum nutné pro otestování všech technologií, vše poté je bonus a byly by testovány jiné, například nebezpečné, věci.

První zpráva o stavu vrtulníku přišla 19. +more února 2021 v 15:30 PST. Ve zprávě stálo, že baterie i topná tělesa jsou v pořádku. První barevný snímek pořízený vrtulníkem Ingenuity.

Vývoj

Popis helikoptéry Ineguity. +more Vývoj vrtulníku začal v roce 2013 v laboratořích JPL. Během šesti let výzkumu, který byl zakončen úspěšným testem v atmosféře podobné té marsovské, prokázali odborníci, že lze vyrobit stroj tak lehký a zároveň výkonný, že dokáže létat i v atmosféře Marsu.

V roce 2013 byly vytvořeny první prototypy vrtulí, které by dodaly dostatečný vztlak.

V březnu 2014 proběhl první test 1. generace rotorů vrtulníku.

V prosinci 2014 letoun udělal první neřízený let (takzvaný skok).

V roce 2015 proběhl první řízený let, ovšem ne v marsovské atmosféře.

Testování na Zemi

Výškový rekord vrtulníku v zemské atmosféře je 12,2 km a tlak v marsovské atmosféře v letové výšce Ingenuity odpovídá 30,5 km nad povrchem v zemské atmosféře. Testování vrtulníku tedy probíhalo ve speciální komoře s řidším vzduchem, přičemž vrtulník byl zavěšen na laně, což mělo simulovat menší gravitaci.

Samotné testování probíhalo ve vakuové komoře Space Simulator o průměru 7,62 metru. tato komora se nachází v Pasadeně v Kalifornii. +more Testy probíhaly i v areálu Lockheed-Martin v Denveru.

Tým Ingenuity

Timothy Canham - vedoucí provozu vrtulníku * Jennifer Shatts - systémový inženýr * Håvard Fjær Grip - hlavní pilot * Theodora Tzanetose - taktické vedení * Vandi Verma - hlavní inženýr robotických operací * MiMi Aung - vedoucí projektu

Important

Perseverance

NASA

Jet Propulsion Laboratory

Cíle

Cílem mise je demonstrovat technologický pokrok a zároveň otestovat technologie, které by byly nutné pro případné cestování lidí nebo strojů po Marsu. Do budoucna by měl obdobný vrtulník mít dolet i přes 600 metrů. +more Vrtulník také bude zkoumat místa, která jsou pro vozítko nedostupná pro náročný terén. Minimum letů, které musí vrtulník absolvovat, je pět.

Lety

To, kdy bude proveden první let, NASA oznámil na online briefingu pro média v úterý 23. března v 13:30 EDT (10:30 PDT). +more Sledovat ho šlo buď přes NASA TV, YouTube nebo další sociální sítě NASA. Veřejnost mohla klást dotazy přes sociální sítě pod hastagem #MarsHelicopter. Na tomto briefingu bylo oznámeno, že první let proběhne začátkem dubna.

Za dobu jednoho roku od prvního vzletu bylo uskutečněno celkem 26 letů.

1. +more	19. duben 2021	Vyzkoušet použité technologie a pořídit snímky povrchu a vozítka Perseverance.	39,1 sekundy	Vzlet do výšky 3 metry, setrvání ve výšce, otočka kolem vlastní osy a přistání.
2.	22. duben 2021	Pořídit snímky povrchu a zmapovat terén v okolí vozítka.	51,9 sekundy	Dosažení výšky 5 metrů, setrvání ve výšce, horizontální let 2 metry, návrat zpět a přistání.
3.	25. duben 2021	Oveřit funkčnost navigace	80 sekund	Dosažení výšky 5 metrů, setrvání ve výšce, horizontální let 50 metrů, návrat zpět a přistání.
4.	duben 2021	průzkum přistávacích oblastí	117 sekund	Let do 5 m výšky, pak horizontální přelet 133 m daleko, rychlostí 3,5 m/s.
5.	7. květen 2021	Přistát jinde než v místě vzletu a vzlétnout do 10 metrů	108 sekund	Let do 5 metrů, pak horizontální přelet 129 m jižně.
6.	22. květen 2021		140 sekund	Let do výšky 10 metrů, horizontální let 150 metrů směrem na jihozápad při rychlosti 4 m/s. Poté let 15 metrů jižně. Nakonec let dalších 50 metrů směrem na jihovýchod, přistání.
7.	9. červen 2021		32,8 sekundy	Let 106 m směr na jih.
8.	21. červen 2021		77,4 sekundy	Let 160 m, přistání cca 133 m od roveru Perseverance.
9.	5. červenec 2021		166,4 sekundy
10.	24. červenec		165,4 sekundy	Let do výšky 12 m, nad oblastí Raised Ridges uletěl 95 metrů.
11.	5. srpen 2021		130,9 sekundy	Let do výšky 11,8 m, celkově uletěl cca 380 m.
12.	16. srpen 2021		169 sekund	Let do výšky 10 m, celkově uletěl cca 450 m.
13.	5. září 2021		161 sekund	Let do výšky 8 m, celkově uletěl cca 105 m.
14.	24. říjen 2021	Ověření rychlejších otáček - až 2700 ot. /min	23 sekund	Let do výšky 5 m, celkově uletěl 2 m.
15.	6. listopad 2021		128,8 sekundy	Let do výšky 12 m, celkově uletěl cca 406 m.
16.	20. listopad 2021		107,9 sekundy	Let do výšky 10 m, celkově uletěl cca 116 m.
17.	5. prosinec 2021		116,8 sekundy	Let do výšky 10 m, celkově uletěl cca 187 m.
18.	15. prosinec 2021		124,3 sekundy	Let do výšky 10 m, celkově uletěl cca 230 m.
19.	8. únor 2022		100 sekund	Let do výšky 10 m, celkově uletěl cca 62 m.
20.	25. únor 2022		130,3 sekundy	Let do výšky 10 m, celkově uletěl cca 392 m.
21.	10. březen 2022		129,2 sekundy	Let do výšky 10 m, celkově uletěl cca 374 m.
22.	20. březen 2022		101,4 sekundy	Let do výšky 10 m, celkově uletěl cca 70 m.
23.	24. březen 2022		129,1 sekundy	Let do výšky 10 m, celkově uletěl cca 375 m.
24.	3. duben 2022		69,8 sekundy	Let do výšky 10 m, celkově uletěl cca 48 m.
25.	8. duben 2022		161,3 sekundy	Let do výšky 10 m, celkově uletěl rekordních cca 708 m.
26.	19. duben 2022	Vyfotografovat trosky vrchního krytu přistávací části a padáku	159 sekundy	Let do výšky 8 m, celkově uletěl cca 360 m.
27.	23. duben 2022		153,9 sekundy	Let do výšky 10 m, celkově uletěl cca 305 m.
28.	29. duben 2022		152,9 sekundy	Let do výšky10 m, celkově uletěl cca 421 m.
29.	11. červen 2022		66,6	Let do výšky 10 m, celkově uletěl cca 182 m.

První let

První let proběhl 19. dubna 2021. +more Trval 39,1 sekund. Cílem bylo otestovat všechny technologie a pořídit první snímky povrchu Marsu ze vzduchu. Vrtulník vyletěl do výšky tří metrů, tam několik sekund setrval, otočil se kolem vlastní osy a následně klesl. Soubor:Ingenuity Helicopter after 1st flight. png|Vrtulník Ingenuity po prvním letu. Soubor:Ingenuity Helicopter's 1st Flight. gif|Animace fotografií prvního letu vrtulníku Ingenuity z roveru Perseverance. Soubor:Ingenuity's First Black-and-White Image From the Air. jpg|První černobílá fotografie z letu vrtulníku Ingenuity. Soubor:PIA24438-MarsIngenuityHelicopter-WrightBros1stPlaneSwatch-20210406. jpg|Kousek látky z křídla letadla bratří Wrightů, které se jako první na světě odlepilo od země. Je umístěn na vrtulníku Ingenuity. Soubor:Mars Helicopter Team Awaits First Flight Results (PIA24585). jpg|Tým vrtulníku Ingenuity očekává výsledky prvního letu. Soubor:Ingenuity helicopter image just before landing after it's first flight. jpg|První snímek pořízený vrtulníkem po přistání Soubor:Ingenuity Helicopter 1st Flight Altimeter Data. png|Graf výšky nad povrchem v závislosti na čase.

K úspěšnému letu pogratuloval agentuře NASA i americký prezident Joe Biden.

Místo působení

Vrtulník Ingenuity létá v kráteru Jezero, stejně jako vozítko Perseverance. Vzhledem k tomu, že teplota v kráteru klesá v noci až na -90 °C, je velké množství energie vyloženo na ohřev, proto dosah ani dolet vrtulníku není příliš velký. +more Vrtulník se soustředí na zkoumání okolí vozítka a také jeho následné cesty. Tým na Zemi vytvořil přesné plány letů.

Název

Název Ingenuity byl navržen Alezi Rupaniovou, studentkou střední školy v Alabamě, v rámci akce Name the Rover. Původně mělo tento název nést vozítko, které však nakonec bylo pojmenováno Perseverance. +more Tým NASA a JPL, který však za název zodpovídal, však rozhodl, že se název Ingenuity (česky vynalézavost) se hodí na velice odvážný koncept vrtulníku.

Do března 2020 byl oficiálně používán název JPL Mars helicpoter scout. 9. +more března 2020 JPL oznámilo, že bude používán název Mars Helicpoter. 29. dubna 2020 pak JPL na tiskové konferenci uvedlo, že komise vybrala pro vrtulníček název Ingenuity.

Vrtulníku Ingenuity je také přezdíváno Ginny, tato přezdívka však byla využívána hlavně před konečným pojmenováním Ingenuity.

Technické specifikace

Hmotnost: 1,8 kg na Zemi * Výška: 49 cm * Dolet: 300 metrů * Výška letu (dostup): 3-5 metrů * Maximální doba letu: 90 sekund, nejdelší lety přes 160 sekund. * Maximální rychlost horizontální: 10 m/s (36 km/h) * Maximální rychlost svislá: 3 m/s (10,8 km/h) * Maximální dosah rádiového spojení vrtulníku: 1000 m * Velikost trupu: 14 cm x 14 cm x 14 cm * Výkon: cca 350 W * Baterie: 6x Li-ion baterie Sony 220W

Ocenění

Collier Trophy 2021 - Tým NASA Jet Propulsion Laboratory vrtulníku Ingenuity za první řiditelný poháněný let letadla na jiné planetě, který otevřel nebe Marsu a jiných světech pro budoucí vědecké a průzkumné mise

Galerie

Soubor:Helicopter Above Perseverance on Mars. jpg|alt=V popředí malý vrtulník, marsovská krajina, v pozadí rover Perseverance,|Umělecká představa vrtulníku na Marsu. +more V pozadí rover Perseverance. Soubor:PIA23823-MarsPerseveranceRover-Helicopter-20200410. jpg|alt=Složené vrtule z karbonu, malý vrtulník leží na oranžovém podkladě, v pozadí stojí skupinka osob. |Helikoptéra Ingenuity před umístěním do roveru. Soubor:Rotors of the Mars Helicopter Ingenuity. jpg|Detail rotorů vrtulníku Ingenuity. Soubor:Ingenuity is tested at the Kennedy Space Center. jpg|Vrtulník Ingenuity při montáži. Soubor:Ingenuity is examined at the Kennedy Space Center. jpg|Vrtulník Ingenuity při montáži. Soubor:PIA23883-MarsHelicopterIngenuity-NamedByVaneezaRupani-20200429. jpg|Autorka návrhu jména Alezi Rupani. Soubor:Mars Helicopter JPL insignia. svg|Logo vrtulníku Ingenuity. Soubor:Mars Helicopter Ingenuity (transparent background). png|Helikoptéra Ingenuity.

Reference

Související články

Mars * Perseverance * NASA * Jet Propulsion Laboratory * Vrtulník

Externí odkazy

[url=https://mars. nasa. +moregov/resources/25530/mars-helicopter-ingenuity-landing-press-kit/]Ingenuity Mars Helicopter - Landing Press Kit[/url] * [url=https://mars. nasa. gov/technology/helicopter/]oficiální web[/url] (anglicky).

Kategorie:Údržba:Články s referencemi v nadpisech Kategorie:Mars 2020 Kategorie:Probíhající kosmické mise k Marsu Kategorie:Kosmonautika v roce 2020 Kategorie:Sondy k Marsu Kategorie:Sondy NASA Kategorie:Bezpilotní vrtulníky Kategorie:Letadla NASA Kategorie:Kosmonautika v roce 2021