Живеем във времена, когато създаден от човека апарат, вече е способен да извърши поредица от полети в атмосферата на друга планета. Това е малкият роботизиран експериментален хеликоптер на НАСА - Инджинюъти (Ingenuity), който е част от мисията Mars 2020. Апаратът пътува до Марс, прикрепен към долната страна на марсохода Пърсивиърънс в специална защитна кутия, пазеща го по време на приземяването.

Той кацна на Червената планета на 18 февруари 2021 г. в кратера Йезеро. Мястото на изследователската мисия беше неслучайно избрано, тъй като погледнато от орбита, в района на кратера има структури, приличащи на корито на река, нейната делта и езеро, в което тя се е вливала.

Два месеца след кацането, на 19 април, Инджинюъти успешно извърши първият в историята задвижван контролиран извънземен полет на летателен апарат по-тежък от въздуха, с вертикално излитане, зависване и кацане, продължил 39 секунди.

ТЕХНОЛОГИИТЕ

Инджинюъти е проектиран и конструиран от Лабораторията за реактивно задвижване на НАСА (JPL), в сътрудничество с AeroVironment, Inc.; SolAero; и Lockheed Martin Space. Той е с големината на сравнително малък дрон, роторите му са с размери 1,2 м, цялото му тяло е високо 0,49 м, а фюзелажът му е с максимална дължина до 19,5 см. Той се управлява чрез слънчеви батерии, които захранват двойни ротори, въртящи се в противоположна посока, монтирани един над друг.

Малкият хеликоптер е предназначен да лети на височини, вариращи от 3 до 5 м за интервали до 90 секунди, но тези параметри бяха превишени при някои от полетите на терен - максималната височина, която достигна беше 12 м, а максималната продължителност на полета - 169 секунди.

По-ниската гравитация на Марс (около ⅓ от земната) само частично компенсира разредеността на марсианската атмосфера, състояща се от 96% въглероден диоксид, което прави много по-трудно за самолета да осъществи адекватно издигане.

Атмосферната плътност на планетата е около 1⁄100 от тази на Земята на морското равнище или приблизително същата като на 27 000 м земна височина, която никога не е достигана от съществуващите досега хеликоптери. За да повдигат и поддържат апарата на височина, неговите специално оформени витла с увеличен размер трябва да се въртят между 2400 и 2900 об/м, или около 10 пъти по-бързо отколкото е необходимо на Земята.

Инджинюъти има две камери едната е насочена напред-надолу черно-бяла навигационна камера, а другата е цветна камера за снимки на терена, които се изпращат към Земята.

Въпреки че е дрон, Инджинюъти е конструиран според спецификациите на космически апарат, за да издържи ускорението и вибрациите по време на изстрелване. Също така той има и радиационно-устойчиви системи, способни да работят в екстремната околна среда на Марс.

Магнитното поле на Марс не позволява използването на компас за навигация, така че Инджинюъти разчита на различни сензори, групирани в два модула. Горният сензорен модул, със свързаните елементи за изолация на вибрации, е монтиран близо до центъра на тежестта на апарата. Състои се от клетъчен телефон Bosch BMI-160; инерционна измервателна единица (IMU); и инклинометър, който се използва само на земята преди полет за калибриране на отклоненията на акселерометрите на IMU. Монтажът на долния сензор се състои от висотомер, двете камери и вторичен IMU, всички монтирани директно върху основния електронен модул.

Насочената надолу камера Omnivision OV7251 поддържа визуална одометрия, при която изображенията се обработват за създаване на навигационни решения, които изчисляват позицията, скоростта, локацията и други променливи състояния на хеликоптера.

За презареждане на батериите се използват соларни панели, които представляват шест литиево-йонни клетки на Sony с 35–40 Wh (130–140 kJ) енергиен капацитет.

Телекомуникационната система се състои от две еднакви радиостанции с монополни антени за обмен на данни между хеликоптера и роувъра. Антената на слънчевия панел на хеликоптера тежи 4 грама и може да комуникира еднакво във всички посоки.

ЗНАЧЕНИЕТО

Успешните полети на апарата доказаха способността му да лети в изключително разредената атмосфера на Марс, на повече от 100 млн. км от Земята, без пряк човешки контрол. Тъй като радиосигналите отнемат между 5 и 20 минути, за да пътуват между Земята и Марс - в зависимост от позицията на планетите - Инджинюъти трябва да работи автономно, като изпълнява планирани, криптирани и предавани от JPL маневри.

След кратката демонстрационна фаза, JPL започна повече полети като оперативни демонстрации, за да покаже как въздушното разузнаване може да бъде от полза за изследването на Марс, а и на други планети вбъдеще.

По време на своите оперативни задачи Инджинюъти извършва наблюдения над области, които могат да бъдат от интерес за евентуално изследване от марсохода Пърсивиърънс. Така че хеликоптерът и за вбъдеще ще прелита над места, които предстоят да бъдат посетени от роувъра с научна цел. Той ще прави подробни снимки от скалите, които ще бъдат изследвани, ще прелита над терена с цел подбирането на най-подходящите маршрути и ще се опита да фотографира тези местности, които са опасни и недостъпни за марсохода, като например изключително релефната местност Séítah South.

Пърсивиърънс пък носи със себе си 43 титаниеви тръбовидни контейнера, където ще бъдат позиционирани проби от марсианските скали и почва, които след това ще бъдат изпратени на Земята за подробни лабораторни изследвания. Надеждата е, че анализът на тези проби ще разкрие най-интригуващите подробности за онзи период от далечната история на Червената планета, когато тя е започнала да пресъхва и се е превърнала от топъл и подходящ за живота свят в днешната ледена пустиня.

Като символичен знак Инджинюъти носи със себе си парче плат от крилото на Wright Flyer, самолетът на братя Райт от 1903 г., с който те извършват първия контролиран полет на машина с двигател, по тежка от въздуха. Така само 118 години след първия полет, осъществен на Земята, човечеството осъществи първи контролиран полет и в атмосферата на Марс.

Въпреки, че беше предвиден само за около 30 дни оперативна работа, апаратът все още е в отлично състояние и възможност да лети. Към момента той е извършил 25 успешни полета с обща дължина над 5 км, а от НАСА са обявили, че ще продължи да извършва полети и занапред на всеки две или три седмици, минимум до септември 2022 г.

Първият полет изобщо, на планета различна от Земята, е полетът на балон без захранване, извършен на Венера от съветския космически апарат Vega 1, през 1985 г.