NASA, Dünya üzerinde gelişmiş rotor testleri ve Ingenuity Mars Helikopteri ile rekor kıran uçuşlar ile çift gezegenli uçak testleri gerçekleştirdi. Rotorlu taşıt teknolojisindeki bu öncü çalışma, farklı atmosferik koşullarda uçuş anlayışımızı geliştirerek Mars keşfinde önemli bir adım atıyor. (Mars’ta gelecekteki bir insansız hava aracının sanat konsepti.)
Mühendisler, gelecekteki Mars helikopterleri için daha fazla performans bulmak amacıyla dünyanın uçlarının ötesine gidecek.
Tarihte ilk kez iki gezegen gelecekteki uçak tasarımlarının test edilmesine ev sahipliği yaptı. Bu dünyada yeni nesil motorlarla kullanılabilecek yeni bir rotor var. Mars helikopterler yakın zamanda test edildi NASAJet Tahrik Laboratuvarı (JPL) Güney Kaliforniya’da süpersonik hızlara yakın bir hızda dönüyor (0,95 Mach). Bu arada, ajansın Ingenuity Mars Helikopteri, deneysel uçuş testleri adına Kızıl Gezegende yeni irtifa ve hız rekorları kırdı.
Bu video, NASA’nın Ingenuity Mars Helikopterinin 59. uçuşunun iki perspektifini birleştiriyor. Soldaki video NASA’nın Perseverance Mars gezginindeki Mastcam-Z tarafından çekildi; sağdaki siyah beyaz video Ingenuity’nin aşağıya bakan Navcam’ı tarafından çekildi. Uçuş 16 Eylül’de gerçekleşti. Kredi: NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS
Yaratıcılık: Dünya ile Mars arasında köprü kurmak
Ingenuity’nin proje yöneticisi ve Mars Örnek Kurtarma Helikopterleri yöneticisi Teddy Tzanetos, “Yeni nesil Mars helikopteri testlerimiz kelimenin tam anlamıyla her iki dünyanın da en iyisine sahip oldu” dedi. “Burada, Dünya’da, yeni uçak bileşenlerini test ederken umabileceğiniz tüm enstrümantasyona ve uygulamalı yakınlığa sahipsiniz. Mars’ta, Dünya’da hiçbir zaman gerçek anlamda yeniden yaratamayacağınız gerçek dünya dışı koşullara sahipsiniz.” Buna, fısıltı kadar ince bir atmosfer ve Dünya’dakinden önemli ölçüde daha az yer çekimi de dahildir.
Mars Keşifleri için Gelişmiş Rotor Teknolojisi
Dünya üzerinde test edilen yeni nesil karbon fiber rotor kanatları, Ingenuity’ninkinden neredeyse 4 inç (10 santimetreden fazla) daha uzun, daha güçlü ve farklı bir tasarıma sahip. NASA, bu kanatların daha büyük, daha yetenekli Mars helikopterlerine olanak sağlayacağını düşünüyor. Buradaki zorluk, bıçak uçları süpersonik hızlara yaklaştıkça, titreşime neden olan türbülansın hızla kontrolden çıkabilmesidir.
Dünyadaki Mars Koşullarını Simüle Etme
Mühendisler, Dünya üzerinde bir Mars atmosferi yaratacak kadar büyük bir alan bulmak için JPL’nin 25 metre genişliğinde, 85 metre yüksekliğinde (8 metreye 26 metre) baktılar. uzay simülatörü – bir yer Haritacı, GezginVe Cassini uzay benzeri ortamların ilk tadını aldılar. Eylül ayında üç hafta boyunca bir ekip, bıçakların her zamankinden daha yüksek hızlarda ve daha büyük eğim açılarında koşulara dayanmasını sağlayan sensörleri, ölçüm cihazlarını ve kameraları izledi.
Yeni nesil Mars helikopterlerine yönelik çift rotorlu sistem, 15 Eylül’de NASA’nın Jet Propulsion Laboratuvarı’ndaki 25 Metrelik Uzay Simülatöründe test edildi. Ingenuity Mars Helikopteri’nde kullanılanlardan daha uzun ve daha güçlü olan karbon fiber kanatlar, test sırasında neredeyse süpersonik hızlara ulaştı. Kredi bilgileri: NASA/JPL-Caltech
JPL’de Numune Kurtarma Helikopteri test şefi yardımcısı Tyler Del Sesto, “Kanatlarımızı 3.500 rpm’ye kadar döndürdük; bu, Ingenuity bıçaklarının dakikada 750 devir daha hızlı olduğu anlamına gelir” dedi. “Bu daha verimli bıçaklar artık varsayımsal bir egzersizden daha fazlasıdır. Uçmaya hazırlar.”
Hemen hemen aynı sıralarda ve yaklaşık 100 milyon mil (161 milyon kilometre) uzakta, Ingenuity’ye, Mars Helikopter ekibinin yapmayı asla hayal edemeyeceği şeyleri denemesi emrediliyordu.
Ingenuity’nin benzeri görülmemiş başarıları
Ingenuity’nin başlangıçta beş defadan fazla uçmaması planlanmıştı. İlk uçuşu iki buçuk yıldan fazla bir süre önce görev defterine giren helikopter, planlanan 30 günlük görevini 32 kat aşarak 66 kez uçtu. Ingenuity’nin havaya uçtuğu her sefer, yeni bir zemin kaplıyor ve daha önceki hiçbir gezegen misyonunun başaramayacağı bir perspektif sunuyor. Ancak son zamanlarda Team Ingenuity, güneş enerjisiyle çalışan rotorlu taşıtlarını daha önce hiç olmadığı gibi bir dönüşe çıkarıyor.
NASA’nın Ingenuity Mars Helikopterinin baş pilotu Håvard Grip, her uçuştan sonra misyonun seyir defteri olan Nominal Pilotun Gezegenler ve Aylar Seyir Defteri’nde her uçuşun ayrıntılarını belgeliyor. Uçuş 9 ve 10’un girişleri burada görülür. Kredi bilgileri: NASA/JPL-Caltech
Ingenuity’nin JPL’deki baş mühendisi Travis Brown, “Geçtiğimiz dokuz ayda maksimum hava hızımızı ve irtifamızı iki katına çıkardık, dikey ve yatay hızlanma oranımızı artırdık ve hatta daha yavaş inmeyi öğrendik” dedi. “Zarf genişletmesi, görev tasarımcılarının gelecekteki Mars helikopterleri için kullanılabilecek çok değerli veriler sağlıyor.”
Mars Uçuşunun Zorluklarını Aşmak
Mevcut enerji ve motor sıcaklığı hususlarıyla sınırlı olan Ingenuity uçuşları genellikle iki ila üç dakika kadar sürer. Helikopter daha hızlı uçarak tek uçuşta daha fazla yer kat edebilse de, çok hızlı uçmak araçtaki navigasyon sistemini karıştırabilir. Sistem, görüş alanı içinde hareket eden kayaları ve diğer yüzey özelliklerini tanıyan bir kamera kullanıyor. Bu özellikler çok hızlı geçerse sistem yolunu kaybedebilir.
Bu nedenle, daha yüksek bir maksimum yer hızına ulaşmak için ekip, Ingenuity’ye daha yüksek irtifalarda uçması için komutlar gönderiyor (talimatlar her uçuştan önce helikoptere gönderiliyor), bu da özelliklerin daha uzun süre görüşte kalmasını sağlıyor. Uçuş 61 Mars rüzgar düzenlerini kontrol ederken 78,7 fit (24 metre) yeni bir yükseklik rekoru kırdı. İle Uçuş 62 Ingenuity 22,3 mph (saniyede 10 metre) hız rekoru kırdı ve bir yer keşfetti Perseverance gezgininin bilim ekibi için.
Ekip aynı zamanda Ingenuity’nin iniş hızını da deniyor. Helikopter, yüzeye nispeten hızlı bir şekilde 2,2 mil/saat (1 mil/s) hızla temas edecek şekilde tasarlandı, böylece yerleşik sensörleri konmayı kolaylıkla doğrulayabiliyor ve havaya geri sıçramadan önce rotorları kapatabiliyordu. Daha yavaş iniş yapan bir helikopter daha hafif iniş takımlarıyla tasarlanabilir. Böylece, 57, 58 ve 59 numaralı uçuşlarda, Ingenuity’nin helikopterin başlangıçta iniş için tasarlandığı hızdan %25 daha yavaş iniş yapabileceğini göstererek, bunu bir kez daha denediler.
Yaratıcılık İçin Gelecek Planları
Bütün bunlar Marslı Chuck Yeger-ing bitmedi. Aralık ayında, güneş kavuşumunun ardından Ingenuity’nin, performansını ölçmek için tasarlanmış özel bir dizi eğim ve dönüş açısı uygulayacağı iki yüksek hızlı uçuş gerçekleştirmesi bekleniyor.
Brown, “Veriler, rotor taşıtların Mars’ta nasıl davrandığına ilişkin aero-mekanik modellerimizin ince ayarını yapmak için son derece yararlı olacak” dedi. “Dünyada bu tür testler genellikle ilk birkaç uçuşta yapılıyor. Ama uçtuğumuz yer burası değil. En yakın tamir atölyesinden bu kadar uzakta çalışırken biraz daha dikkatli olmalısınız, çünkü herhangi bir tamir yapmanız mümkün değil.”
Yaratıcılık Hakkında Daha Fazla Bilgi
Ingenuity, Mars’ta bir teknoloji gösterisi olarak hayatına başladı. İlk olarak 19 Nisan 2021’de 30 saniye boyunca 10 fit (3 metre) havada uçtu. Birkaç hafta içinde yapılan dört uçuş daha 499 saniye ekledi ve helikopterin yüzey üzerinde 1.171 fit (357 metre) boyunca yatay olarak uçtuğu görüldü. Mars’ta uçuşun mümkün olduğunu kanıtladıktan sonra Ingenuity, havadan keşiflerin Mars’ın ve diğer dünyaların gelecekteki keşiflerine nasıl fayda sağlayabileceğini göstermek için Mayıs 2021’de bir operasyon gösteri aşamasına girdi.
Ingenuity Mars Helikopteri, projeyi NASA Genel Merkezi için de yöneten JPL tarafından inşa edildi. NASA’nın Bilim Misyonu Direktörlüğü tarafından desteklenmektedir. NASA’nın Kaliforniya Silikon Vadisi’ndeki Ames Araştırma Merkezi ve NASA’nın Hampton, Virginia’daki Langley Araştırma Merkezi, Ingenuity’nin geliştirilmesi sırasında önemli uçuş performansı analizi ve teknik yardım sağladı. AeroVironment Inc., Qualcomm ve SolAero ayrıca tasarım desteği ve ana araç bileşenleri de sağladı. Lockheed Space tasarladı ve üretti Mars Helikopter Teslimat Sistemi.
NASA Genel Merkezinde Dave Lavery, Ingenuity Mars Helikopterinin program yöneticisidir.