Ingenuity: Porovnání verzí

Tento článek se zabývá probíhající vesmírnou misí.

Informace zde uvedené se vzhledem k neustálému vývoji mohou průběžně měnit. Je třeba je se zvýšenou péčí aktualizovat a doplňovat.

Ingenuity
Start	30. července 2020
Kosmodrom	Cape Canaveral Space Launch Complex 41
Nosná raketa	Atlas V 541
Provozovatel	Jet Propulsion Laboratory
Výrobce	Jet Propulsion Laboratory, AeroVironment, Qualcomm a SolAero Technologies
Program	Mars 2020
Hmotnost	1,8 kg
Délka	14 cm
Šířka	14 cm
Výška	0,49 m
Teleskop
Průměr	1,21 m
Přístroje
Nese přístroje	inerciální měřící jednotka, lidar a NavCam
Oficiální web	Oficiální web
Některá data mohou pocházet z datové položky.

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.^[1] Dron byl zkonstruován tak, aby byl co nejlehčí a zároveň výkonný. Problémem bylo zkonstruovat zařízení schopné létat ve 100× řidší atmosféře, než je zemská.^[2] 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.^[3] 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.^[4] 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,^[5] při němž by se mělo zvládnout 5 letů.^[6]

Plánovaný první let Ingenuity byl naplánován asi 60 dní po přistání vozítka na Marsu. Dne 13. srpna 2020 NASA oznámila, že dron byl poprvé zapnut ve vesmíru.^[7] 4. dubna 2021 pak vrtulník opustil své místo na břiše vozidla. Vozítko následně poodjelo.^[8][9] 6. dubna 2021 bylo oznámeno, že vrtulník úspěšně přečkal první noc mimo vozítko.^[10][11][12] NASA 6. dubna také oznámila, že vrtulník pořídil první barevnou fotografii.^[13] 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.^[14] 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.^{[15][16][17][18][19][20]}

Google vytvořil speciální gif, který se zobrazí po kliknutí na ikonu vrtulníku při vyhledání pojmu Perseverance nebo Ingenuity.

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.^[21] Tím se Mars stal druhou planetou Sluneční soustavy, kde má Linux větší zastoupení než Windows.^[22] 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. Přesto má výpočetní systém vrtulníku vyšší výkon než vozítko Perseverance.^[6] 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.^{[22][23][24][25]}

Vypuštění vrtulníku a průběh letu

Samotný proces se skládá ze dvou částí:

Vypuštění vrtulníku a oddělení od vozítka

1. Odpadne plastový kryt vrtulníku.
2. Vrtulník je oddělen od vozítka a postaven na povrch.
3. Vozítko poodjede do dostatečné vzdálenosti (cca. 60 metrů).

• 
  Příprava na odhození plastového krytu (1.)
• 
  Odhození plastového krytu (1.)
• 
  Vrtulník připevněný na břiše vozítka (1.)
• 
  Uvolňování vrtulníku (2.)
• 
  Uvolňování vrtulníku (2.)
• 
  Uvolněný vrtulník (2.)
• 
  Vrtulník Ingenuity několik metrů od vozítka (3.)

Let vrtulníku v atmosféře

1. Vrtulník vzletí - dosáhne plánované letové výšky a poté bude pokračovat po trase mise.
2. Vrtulník poletí automaticky po naplánované trase.
3. Orientace je zajišťována díky přesné analýze kamenů, které byly pozemní kontrolou označeny jako kontrolní.
4. Vrtulník přistane na vytipovaném místě, které bylo zhodnoceno jako bezpečné.

Harmonogram letů

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.^[24]

První zpráva o stavu vrtulníku přišla 19. února 2021 v 15:30 PST. Ve zprávě stálo, že baterie i topná tělesa jsou v pořádku.^[26]

Vývoj

Vývoj vrtulníku začal v roce 2013 v laboratořích JPL.^[27] 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.^[28]

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.^[29] Testování vrtulníku tedy probíhalo ve speciální komoře s řidším vzduchem, přičemž vrtulník byl zavěšen na laně, což mělo simulovat menší gravitaci.^[30]

Samotné testování probíhalo ve vakuové komoře Space Simulator o průměru 7,62 metru. tato komora se nachází v Pasadeně v Kalifornii.^[31] Testy probíhaly i v areálu Lockheed-Martin v Denveru.^[25]

Tým Ingenuity^[32]

• 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

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. Vrtulník také bude zkoumat místa, která jsou pro vozítko nedostupná pro náročný terén. Minimum letů, které musí vrtulník absolvovat, je pět.^[24]

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). 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.^{[33][34][35][36][37]}

První let

První let proběhl 19. dubna 2021. 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.

• 
  Vrtulník Ingenuity po prvním letu.
• 
  Animace fotografií prvního letu vrtulníku Ingenuity z roveru Perseverance.
• 
  První černobílá fotografie z letu vrtulníku Ingenuity.
• 
  Kousek látky z křídla letadla bratří Wrightů, které se jako první na světě odlepilo od země. Je umístěn na vrtulníku Ingenuity.
• 
  Tým vrtulníku Ingenuity očekává výsledky prvního letu.
• 
  První snímek pořízený vrtulníkem po přistání
• 
  Graf výšky nad povrchem v závislosti na čase

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.^[38] Vrtulník se bude soustředit 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.^[39] Původně mělo tento název nést vozítko, které však nakonec bylo pojmenováno Perseverance. Tým NASA a JPL, který však za název zodpovídal, však rozhodl, že se název Ingenuity (česky vynalézavost) se hodí na velice odvážný koncept vrtulníku.^[40][38][28]

Do března 2020 byl oficiálně používán název JPL Mars helicpoter scout. 9. 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^[41]
• Výška: 49 cm^[41]
• Dolet: 300 metrů
• Výška letu (dostup): 3–5 metrů
• Maximální doba letu: 90 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^[42]
• Velikost trupu: 14 cm x 14 cm x 14 cm^[42]
• Výkon: cca. 350 W^[43]
• Baterie: 6x Li-ion baterie Sony 220W^[39]

Galerie

• 
  Umělecká představa vrtulníku na Marsu. V pozadí rover Perseverance.
• 
  Helikoptéra Ingenuity před umístěním do roveru.
• 
  Detail rotorů vrtulníku Ingenuity.
• 
  Vrtulník Ingenuity při montáži.
• 
  Vrtulník Ingenuity při montáži.
• 
  Autorka návrhu jména Alezi Rupani.
• 
  Logo vrtulníku Ingenuity.
• 
  Helikoptéra Ingenuity.

Reference

Související články

• Mars
• Perseverance
• NASA
• Jet Propulsion Laboratory
• Vrtulník

Externí odkazy

• Obrázky, zvuky či videa k tématu Ingenuity na Wikimedia Commons
• Ingenuity Mars Helicopter - Landing Press Kit (anglicky)
• oficiální web (anglicky)