НАСА раскрыло детали двухмесячной гонки марсохода «Персеверанс» и вертолёта «Индженьюити»

Главный инженер проекта НАСА по сопровождению миссии марсианского вертолёта Трэвис Браун НАСА раскрыл детали двухмесячной гонки марсохода «Персеверанс» и вертолёта «Индженьюити».

Команда специалистов НАСА с конца января смогла выполнить несколько полётов «Индженьюити» подряд, чтобы не отстать от марсохода. У них была задача попытаться обеспечить задел впереди марсохода. Но вертолёт терял связь из-за сложного рельефа и высот, у него были проблемы с системой посадки и возникли сложности в построении правильного маршрута, так как не было возможности отлетать в сторону от направления движения марсохода на сотни метров.

В итоге «Персеверанс» и «Индженьюити» продолжают исследования. Марсоход вскоре не будет долго задерживаться на месте, а вертолёту придётся перейти в режим коротких практически каждодневных полётов, чтобы не отстать от своего компаньона, от которого ему поступают команды от НАСА с Земли. В противном случае «Индженьюити» останется одиноким памятником на поверхности Марса.

Фото «Индженьюити» в ходе полёта №48.

Марсианская гонка марсохода «Персеверанс» и вертолёта «Индженьюити». Аппараты поднимаются вверх по дельте кратера Езеро к неизведанным древним отложениям на поверхности планеты.

Марсоход завершил первую стадию научных исследований, его научная группа переключила своё внимание на перспективу новых и захватывающих открытий в неизведанной области на вершине дельты кратера Езеро. Чтобы добраться до этих районов как можно быстрее, учёные запланировали сложную и ускоренную по времени научную кампанию по передвижению марсохода вверх к новому месту исследований и анализу интересных с геологической точки зрения мест на Марсе.

«Индженьюити» в режиме разведчика помогает марсоходу понять, где лучше проехать и что ждёт его впереди. Информация с камер вертолёта даёт учёным НАСА значительно больше времени для определения своих приоритетов в исследованиях. Инженеры проекта по планированию движения марсохода заблаговременно уведомлены о любой неожиданности на пути «Персеверанс», так как с окончанием марсианской зимы у «Индженьюити» появилась возможность летать на сотни метров впереди марсохода.

Оказалось, что не всё так просто. НАСА сообщило, что возникли некоторые сложности в рамках выполнения полётов «Индженьюити».

Во-первых, в отличие от относительно плоского и беспрепятственного дна кратера, каньоноподобная дельта Езеро создаёт серьёзные проблемы для связи между марсоходом и вертолётом. Это означает, что «Индженьюити» сейчас не может опередить марсоход более чем на несколько сотен метров из-за потери прямого радиоконтакта. Это факт свёл на нет любое преимущество «Индженьюити» по скорости передвижения перед марсоходом.

Во-вторых, в отличие от дна кратера Езеро, марсоход не будет останавливаться в одном месте дольше нескольких солов. Это означает, что если вертолёт когда-нибудь отстанет, у него будет очень мало времени, чтобы наверстать упущенное время, прежде чем аппарат выйдет из зоны действия радиосвязи.

В-третьих, «Индженьюити» должен поддерживать определённую траекторию и фотографировать широкую зону для безопасности передвижения вокруг марсохода во время полётов. Обычно это не проблема, но в узких руслах дельты кратера Езеро это фактически означает, что «Индженьюити» сейчас не хватает места, чтобы обогнать марсоход, если вертолёт когда-либо отстанет.

В НАСА пока что стараются избегать крайней ситуации, когда инженерам придётся перевести вертолёт в режим выполнения коротких, но частых полётов, рассчитанных на то, чтобы всё время оставаться прямо перед марсоходом во время процесса его передвижения. Но в этом случае есть риск отмены полёта, потери радиосигнала и оставления аппарата без контроля.

НАСА сообщило, что в феврале произошла нештатная ситуация с «Индженьюити» во время полёта №42. Из-за перепада высот произошла потеря радиосвязи. Попытки вернуть контакт не привели ни к чему, кроме получения нескольких искажённых пакетов данных. Этих данных было достаточно для того, чтобы понять, что вертолёт все ещё в рабочем состоянии. Спустя четыре сола марсоход оказался достаточно близко, чтобы восстановить связь с вертолётом.

После налаживания связи НАСА предприняло попытку срочно выполнить полёт №43, чтобы увести вертолёт подальше. К тому времени марсоход был уже практически в нескольких десятках метров от вертолёта.

Потом произошла вторая нештатная ситуация. У вертолёта возникла проблема с системой оценки опасности при посадке. Команда НАСА работала круглые сутки, чтобы разобраться в коде алгоритма, исправить ошибку, обновить данные вертолёта и продолжить полёты.

Эта игра в «кошки-мышки» между марсоходом и вертолётом повторилась ещё несколько раз в течение следующих полётов. В конечном итоге группа эксплуатации «Индженьюити» установила новый рекорд по частоте полётов. Ранее у них по плану было летать не реже одного раза в неделю. Но в феврале они смогли выполнить четыре полёта (№42-№46) всего за девять солов.

Инженеры НАСА также начала расширять полётные возможности «Индженьюити». Начиная с полёта №43 они изменили стандартную высоту с 10 метров до 12 метров, готовясь к более высоким скоростям во время полётов. Затем они приступили к установке нового рекорда скорости полёта. Он составил 6 м/c во время полёта №45. В планах НАСА — увеличить этот параметр в следующих полётах. С другой стороны, выход лётных параметров за пределы штатных может привести к более вероятной поломке «Индженьюити» или аварии по время взлёта или посадки.

«Эти достижения являются реальным свидетельством самоотверженности нашей трудолюбивой команды инженеров навигации и контроля НАСА», — пояснил Браун.

В настоящее время НАСА старается держать «Индженьюити» впереди марсохода на всем пути вверх по дельте Езеро, сохраняя преимущество в два сола или более.

В НАСА уточнили, что ряд проблем (отказы связи, аномалии в полёте в системе посадки, нештатная работа навигационного алгоритма из-за данных бортовой камеры вертолёта) пока не позволяет им провести расширенную разведку в текущей локации, но инженеры с нетерпением ждут, когда получился отправить «Индженьюити» в более дальние полёты. Это произойдёт совсем скоро, когда марсоход доберётся до своих следующих научных целей и совершит там остановку на несколько солов.

«Это была только первая глава того, что может стать эпической многокилометровой гонкой между «Персеверанс» и «Индженьюити» на Марсе», — считают в НАСА.

22 марта 2023 года «Индженьюити» выполнил полёт №48 на 398 метров.

В НАСА подтвердили, что его батареи за почти два года на Марсе деградировали всего на 10%, что позволяет продлить миссию вертолёта до конца 2023 года при условии, если он будет успевать за марсоходом «Персеверанс». Научная команда марсохода работает по своему плану, и поддержка вертолёта рядом не входит в их рабочие обязанности.

НАСА в миссии №48 ещё раз проверило, что вертолёту хватает заряда батарей для совершения перемещений на несколько сот метров. Также инженеры НАСА протестировали работоспособность новой версии прошивки бортового ПО аппарата. Ранее «Индженьюити» получил новые навигационные возможности в рамках тестов новой версии программы управления вертолётом.

«Само собой разумеется, что нет никаких гарантий, когда дело доходит до полёта на Марсе, но пока наш вертолёт продолжает выдерживать каждую марсианскую ночь и говорить с нами каждое марсианское утро, мы будем продолжать двигаться дальше, быстрее и выше. Мы разомнём ноги, стряхнём с себя марсианскую пыль и полетим так, как никогда раньше не летали», — пояснили инженеры НАСА по поводу новых полётов «Индженьюити» в 2023 году. Они постараются не потерять связь с марсоходом, хотя далее ожидается более сложный рельеф и проблемы с перепадами высот, из-за которых не будет прямого радиоконтакта с марсоходом. Технически вертолёт может быть исправен, но после отъезда марсохода на километр и более «Индженьюити» не сможет связаться с НАСА, а его солнечные батареи будет потихоньку засыпать песок без команды на новый взлёт.

Примеры тестов взлёта и посадки «Индженьюити» на равном промежутке и на одной и той же посадочной площадке.

В обновлении навигационного ПО «Индженьюити» учтено, что внизу не плоская поверхность, а есть перепады высот. Теперь вертолёт в курсе геологических особенностей кратера Езеро и может различать изменения рельефа местности при полёте с помощью загруженных в него цифровых карт высот.

НАСА собирается отправить «Индженьюити» в новые разведывательные полёты и пока не планирует закрывать этот проект. Теперь «Индженьюити» не только разведчик-скаут, но и площадка для тестирования разных версий ПО для будущих марсианских мультикоптеров.

9 марта 2023 года «Индженьюити» выполнил полёт №47 на 440 метров и попал в объективы камер марсохода «Персеверанс».

22 февраля 2023 «Индженьюити» выполнил полёт №45 на 426 метров, а 25 февраля марсианский вертолёт совершил полёт №46 на 445 метров. Это рекорд по дальности в этом году. А общая дистанция его полётов с учётом 47 миссии теперь составляет более 10 км — 10 537 метров над поверхностью планеты за два года работы на планете.

19 февраля 2023 года, в день своего двухлетия пребывания на Марсе, «Индженьюити» выполнил полёт №44 на 325 метров.

16 февраля «Индженьюити» совершил полёт №43 на 376 метров.

4 февраля 2023 года «Индженьюити» выполнил полёт №42 на 248 метров. Инженеры НАСА напомнили, что этого тоже своеобразная веха для аппарата, так как «42 = Смысл жизни, Вселенной и Всего остального».

27 января «Индженьюити» выполнил полёт №41 на 179 метров в режиме разведчика.

Зона взлёта «Индженьюити».

Зона посадки «Индженьюити».

В ходе этой миссии солнечный свет падал так удачно, что позволил «Индженьюити» сфотографировать свою тень.

19 января «Индженьюити» совершил полёт №40 на 171 метр, а его общее лётное расстояние за все миссии превысило 8 км.

11 января «Индженьюити» выполнил полёт №39 на 140 метров.

НАСА рассказало, что «Индженьюити» во время выполнения полёта №39 и впервые в этом году попал в объектив одной из камер марсохода «Персеверанс». Судя по фото, вертолёт может стабильно взлетать и садиться на песчаные дюны в местах с небольшим наклоном.

5 января 2023 года «Индженьюити» выполнил полёт №38 на 105 метров.

17 декабря 2022 года «Индженьюити» выполнил полёт №37 на 62 метра.

10 декабря «Индженьюити» выполнил полёт №36 на 110 метров. По его окончании выяснилось, что марсианский вертолёт провёл за всё время своего пребывания на планете уже больше часа в атмосфере Марса в режиме полёта, а именно 3652 секунды.

3 декабря 2022 года марсианский вертолёт «Индженьюити» совершил короткий полёт №35 на 15 метров.

23 ноября 2022 года «Индженьюити» выполнил короткий полёт №34 без горизонтального перемещения для проверки совместимости и правильной работы аппарата после масштабного обновления бортового ПО.

24 сентября «Индженьюити» отработал полёт №33 на 111 метров. Во время этого полёта к посадочной опоре «Индженьюити» пристал небольшой фрагмент мусора. Аномалия не помешала аппарату выполнить задачу. Мусор оторвался и пропал примерно на середине полёта.

18 сентября «Индженьюити» выполнил полет №32 на 94 метра.

6 сентября «Индженьюити» совершил полет №31 на 97 метров.

11 июня 2022 года марсианский вертолёт «Индженьюити» с нерабочим инклинометром и низким зарядом батарей смог выполнить небольшой полёт №29 на дистанцию в 179 метров. Инженеры НАСА оценивали вероятность успеха этого полёта как низкую, но старались сделать всё возможное, чтобы он состоялся, но пыль, холод, деградация элементов и зима на Марсе очень сильно влияют на состояние «Индженьюити». Бортовая электроника аппарата не рассчитана на долгое ожидание включения при -80°C и ниже, а обогреватели вертолёта не работают всё время ночью, а выключаются за несколько часов до рассвета из-за низкого уровня заряда батарей.

14 июля НАСА сообщило, что марсианский вертолёт «Индженьюити» до августа отправлен в спячку из-за марсианской зимы и высокого пылевого сезона. НАСА надеялось, что «Индженьюити» после спячки восстановит контакт с марсоходом и продолжит свою разведывательную миссию.

20 августа «Индженьюити» смог выполнить небольшой полёт №30 после двухмесячной спячки. В ходе этого совсем небольшого, но сложного для текущего состояния аппарата полёта «Индженьюити» взлетел на высоту 5 метров, совершил боковое перемещение на 2 метра и выполнил посадку. Он провёл в атмосфере 33 секунды. Задача «Индженьюити» заключалась в том, чтобы проверить работоспособность лётных систем аппарата и стряхнуть пыль, которая осела на солнечной панели с момента его последней посадки 11 июня.

В настоящее время марсоход «Персеверанс» выполняет свою основную научную миссию и проехал более 16 км. «Персеверанс» находится на удалении нескольких сот метров от «Индженьюити».

Согласно текущей статистике, «Индженьюити» пробыл в рабочем режиме на Марсе более чем в 20 раз дольше расчётного времени: 742 сола (марсианских суток), как и марсоход «Персеверанс», но 677 солов на поверхности планеты — автономно. Вертолёт был спроектирован на 30 суток работы в условиях Марса после высадки с марсохода. Оказалось, что его возможности позволяют летать и дольше. НАСА в августе 2021 года продлило работу «Индженьюити» на 2022 год и потом на 2023 год в режиме зонда-разведчика для фиксирования с воздуха возможных препятствий и выбора оптимальных путей движения марсохода. Он будет летать ещё как минимум до середины 2023 года, если решатся проблемы со связью, датчиками навигации и батареей. Сейчас аппарат остаётся стабилен, хотя его дальность снизилась с 700 метров до 400-500 метров за полёт.

Камера марсохода запечатлела 8 апреля 2021 года процедуру проверки работы роторов «Индженьюити»

«Индженьюити» за 48 миссий и почти 2 года работы пролетел в общем 10 942 метра над поверхностью Марса и провёл в режиме полёта в атмосфере планеты 5 061 секунду (более 84 минут). Аппарат достиг потолка 14 метров и развил максимальную скорость 6 м/c. За все полёты «Индженьюити» сделал с помощью своих камер несколько сотен цветных фотографий и более 7 тыс. черно-белых фотографий.

Примечательно, «Индженьюити» преодолел в атмосфере планеты две трети дистанции, которую марсоход «Персеверанс» в режиме научных исследований проехал по поверхности за все время (марсоход проехал более 16 тыс. метров по Марсу).

Аппаратные системы «Индженьюити» основаны на плате SoC Snapdragon 801. В его бортовой системе установлен Linux и открытое ПО.

19 апреля 2021 года «Индженьюити» совершил первый автономный полёт, а марсоход сделал и прислал на Землю его видеозапись