Śmigłowiec atakuje Marsa - obejrzyj i posłuchaj

Choć wielu miłośnikom nauki robota Ingenuity przedstawiać nie trzeba, to przypomnijmy: jest to ważący 1,8 kg, autonomiczny śmigłowiec, który poleciał na Marsa wraz z łazikiem Persereverance.

Jego prostopadłościenny kadłub mierzy zaledwie 20 cm wysokości, ale przymocowane są do niego dwa rotory o średnicy - bagatela - 1,2 metra. Wykonują one przy tym - uwaga - 2,4 tys. obrotów na minutę. Bo choć specjaliści z NASA zdecydowali się na latanie nad powierzchnią Marsa, to nie jest to miejsce, które sprzyjałoby podniebnym ewolucjom. Przyczyna leży w rzadkiej atmosferze o gęstości zaledwie 1 proc. ziemskiej. Już faza projektowa wymagała szczególnych przedsięwzięć - m.in. stworzenie tunelu aerodynamicznego, który symulował marsjańskie warunki. Nie dziwi więc, że kosztujący 85 mln dol. projekt latającego drona, NASA zaklasyfikowała jako wysoce ryzykowny, ale z potencjalnie znaczącymi korzyściami. Po dwóch miesiącach działania małego helikoptera można ze spokojem powiedzieć, że ryzyko się opłaciło i to z nawiązką.

Robot spisał się lepiej, niż jego konstruktorzy planowali. Pierwszy lot odbył się 19 kwietnia i dokonanie to można bez wahania uznać za współczesny odpowiednik wyczynu braci Wright. „Choć te dwa przełomowe momenty w historii awiacji są oddzielone czasem i milionami mil przestrzeni, już na zawsze będą z sobą powiązane” - stwierdził Thomas Zurbuchen, zastępca dyrektora do spraw naukowych NASA.

Śmigłowiec wzniósł się na wysokość 3 metrów, unosił się w powietrzu przez 40 sekund i wylądował. Jeśli komuś wyda się to niewiele, niech pamięta, że działo się to prawie 290 mln km od Ziemi.

Dronem na Marsie nie można przy tym sterować, tak jak np. latającą zabawką na łące. Każda wysłana komenda potrzebowała bowiem ponad 15 minut, aby dotrzeć do helikoptera, a drugie tyle zajmowało przesłanie obrazu o jego ruchu na Ziemę. Zadanie wcześniej się więc programuje, a robot wykonuje je automatycznie. Udało się! „To był absolutnie piękny lot. Nie sądzę, abym kiedykolwiek przestała go oglądać” - powiedziała MiMi Aung, kierująca zespołem odpowiedzialnym za budowę i działanie Ingenuity.

W kolejnej próbie marsjański dron już nie tylko wzniósł się w powietrze. „Helikopter zatrzymał się, zaczął unosić się w miejscu, a potem obracać się, aby kierować w różne strony swoje kamery” - opowiadał Havard Grip, główny pilot drona. - „Wydaje się to proste, ale pozostaje wiele niewiadomych co do tego, jak latać helikopterem na Marsie”.

Kolejny lot był dla śmigłowca i jego pracującej na Ziemi załogi przełomowy. Robot bowiem po raz pierwszy przeleciał pewien dystans. W tym przypadku pokonał 50 metrów z prędkością ok 4,5 km/godz. „Lot okazał się taki, jak zaplanowaliśmy i bezsprzecznie był niesamowity” - stwierdził Dave Lavery, dyrektor wykonawczy programu Ingenuity. „Kiedy po trzecim locie nogi Ingenuity stanęły na podłożu, wiedzieliśmy, że zebraliśmy więcej danych, niż potrzeba, aby pomóc inżynierom w projektowaniu przyszłych generacji marsjańskich helikopterów” - dodał J. "Bob" Balaram, główny inżynier projektu w Jet Propulsion Laboratory.

Z tej próby specjaliści NASA stworzyli trójwymiarowy, krótki film i podają nawet instrukcję, jak zrobić samemu odpowiednie okulary. W czwartym podejściu - przełożonym z powodu drobnego błędu w oprogramowaniu - dron przeleciał już 133 metry. Tym razem naukowcom z NASA udał się jeszcze jeden wyczyn. Otóż zdołali nagrać dźwięk lecącego helikoptera.

To nie lada dokonanie, ponieważ rzadka atmosfera Marsa słabo transmituje dźwięk, a po drugie badacze użyli do tego sprzętu stworzonego do innych zadań. Wykorzystali umieszczone na pokładzie łazika Perseverence mikrofony przeznaczone do nasłuchu dźwięków emitowanych przez skały traktowane laserem. M.in.w taki sposób łazik bada powierzchnię Marsa. „Prowadziliśmy testy i symulacje, według których mikrofony ledwie są w stanie wyłapać odgłosy śmigłowca, ponieważ atmosfera Marsa silnie tłumi dźwięki. Mieliśmy szczęście, że zdołaliśmy zarejestrować ten odgłos z takiej odległości. Nagranie będzie kopalnią złota dla badaczy starających się zrozumieć marsjańską atmosferę” - podkreślił prof. David Mimoun z Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO), odpowiedzialny za mikrofony śmigłowca.

Po tych sukcesach specjaliści NASA podjęli ważną decyzję - postanowili przedłużyć działanie drona o kolejny miesiąc. W tej fazie sprawdzają bardziej zaawansowane, potencjalne możliwości drona, takie jak prowadzenie zwiadu czy obserwacje z powietrza terenów niedostępnych dla łazika. W piątym locie śmigłowiec pokonał więc 130 m, zawisł na wysokości 10 m, wykonał serię zdjęć i po raz pierwszy wylądował z dala od łazika.

Potem przyszedł niestety czas na kłopoty. Podczas szóstej wyprawy na wysokości 10 m system nawigacyjny nie uwzględnił jednego ze zdjęć wykonywanych przez pokładową kamerę, przez co pojazd stracił orientację odnośnie miejsca, w którym się znajduje. Śmigłowiec zaczął się silnie przechylać do przodu i do tyłu. Na szczęście z pomocą przyszedł dodatkowy system stabilizujący i helikopter bezpiecznie wylądował w odległości 5 m od zaplanowanego punktu. Tymczasem NASA ogłosiła już zakończoną sukcesem siódmą eskapadę, w czasie której robot pokonał ponad 100 metrów.

Zebrane w czasie tych eksperymentów dane to dla inżynierów szczere złoto. Posłużą nie tylko do projektowania bardziej zaawansowanych dronów latających nad Marsem, ale także nad innymi ciałami Układu Słonecznego. Na 2027 rok NASA planuje już wystrzelenie próbnika Dragonfly, który będzie przemierzał atmosferę księżyca Saturna - Tytana. Tam jego operatorzy spotkają się z kolejnymi, często zupełnie nowymi wyzwaniami.

Marek Matacz

mat/ zan/