NASA проводит первое в мире расследование аварии на другой планете
NASA выяснило возможную причину аварии марсолёта Ingenuity. Автоматическую навигационную систему аппарата тренировали ориентироваться на сложном рельефе, и она не справилась с задачей, увидев перед собой почти чистый песчаный рельеф возле места последнего приземления.
Марсианский вертолёт Ingenuity послал последние сигналы на Землю в январе 2024 года, во время последнего полёта под номером 72. Он прибыл на Марс вместе с марсоходом Perseverance 18 февраля 2021 года, и 3 апреля начал полёты. Всего он работал в паре с марсоходом три года и пролетел 17 километров - в 30 раз дальше, чем планировалось. Общее время полётов составило более 2 часов, самое дальнее расстояние за один полёт - 704 метра, а наибольшая высота подъёма - 24 метра.
Полёт 72 18 января планировался как краткий вертикальный взлёт для проверки лётных систем и фотографирования местности. Данные показывают, что дрон поднялся на 12 метров, завис и сделал несколько снимков. На 19-й секунде он начал спуск, а на 32-й секунде - коснулся поверхности и прекратил передачу данных. На следующий день связь удалось восстановить, а на снимках, сделанных шесть дней спустя, стало видно, что лопасти вертолёта серьёзно повреждены (то есть обломаны).
Тень от поломанной лопасти Ingenuity
Навигационная система вертолёта должна была отслеживать особенности рельефа. Её основная функция - оценка скорости для приземления в пределах небольшого диапазона вертикальных и горизонтальных скоростей. Для этого использовалась камера на вертолёте, смотрящая прямо вниз. Рельеф предполагался в среднем плоским, но не вполне гладким - камни в марсианской пустыне фактически служили ориентирами для определения высоты и скорости. Этого хватало для первых полётов, тем более что их предполагалось сделать всего пять и на одном и том же участке. Но по мере разворачивания проекта марсоход с вертолётом удалялись всё дальше и дальше от места посадки, ситуация на рельефе становилась более непредсказуемой. Наконец стартовая площадка Ingenuity переместилась на участок кратера Jezero, заполненный песчаными дюнами. Проблема оказалась в том, что рельеф был неровный, но зацепиться глазом на нём было не на чем. Данные, переданные во время полёта 72, указывают на то, что в течение 20 секунд после взлёта навигатор вертолёта не смог найти подходящих ориентиров на местности. В результате вертолёт не смог рассчитать оптимальную скорость приземления и зацепился за поверхность. При этом сработал штатный алгоритм резкого набора высоты, что увеличило нагрузку на винты за пределами допустимой.
Реконструкция транспортного происшествия на Марсе
Фотографии с места происшествия указывают, что ошибки навигации привели к завышенной горизонтальной скорости транспортного средства при приземлении. Скорее всего, это привело к крену и запрокидыванию из-за того, что вертолёт зацепился о верхушку дюны. Повышенные нагрузки на лопасти привели к слому в их самом слабом месте - примерно на трети длины от конца (привет студентам строительной механики и сопромата). Сломанные лопасти вызвали повышенные вибрации системы ротора, что привело к отрыву того, что не успело оторваться. В свою очередь это привело к повышенному энергопотреблению мотора, и соответственно энергии не осталось на передачу данных, почему связь с вертолётом после посадки потерялась.
После неудачной посадки вертолёт тем не менее продолжает работать. Авионика робота не пострадала, и у него осталось памяти примерно на двадцать лет. Аппарат выполняет роль метеостанции: он записывает данные телеметрии и делает снимки. Раз в неделю он пересылает данные на Perseverance. Но в конце концов может случиться, что он не сможет больше передавать данные на Землю. Марсоход сейчас находится на расстоянии трёх километров от него, и когда он отъедет по своим делам дальше, связь прервётся. Ожидается, что выводы расследования и данные, которые вертолёт собирает в своей новой функции, пригодятся при проектировании следующих марсианских аппаратов. Разработчики уже тестируют более лёгкие и компактные системы авионики, а также продумывают проект нового марсианского вертолёта Mars Chopper.
Подготовка материала: Сергей Шапиро
Ссылка на источник
Марсианский вертолёт Ingenuity послал последние сигналы на Землю в январе 2024 года, во время последнего полёта под номером 72. Он прибыл на Марс вместе с марсоходом Perseverance 18 февраля 2021 года, и 3 апреля начал полёты. Всего он работал в паре с марсоходом три года и пролетел 17 километров - в 30 раз дальше, чем планировалось. Общее время полётов составило более 2 часов, самое дальнее расстояние за один полёт - 704 метра, а наибольшая высота подъёма - 24 метра.
Полёт 72 18 января планировался как краткий вертикальный взлёт для проверки лётных систем и фотографирования местности. Данные показывают, что дрон поднялся на 12 метров, завис и сделал несколько снимков. На 19-й секунде он начал спуск, а на 32-й секунде - коснулся поверхности и прекратил передачу данных. На следующий день связь удалось восстановить, а на снимках, сделанных шесть дней спустя, стало видно, что лопасти вертолёта серьёзно повреждены (то есть обломаны).
Тень от поломанной лопасти Ingenuity
Навигационная система вертолёта должна была отслеживать особенности рельефа. Её основная функция - оценка скорости для приземления в пределах небольшого диапазона вертикальных и горизонтальных скоростей. Для этого использовалась камера на вертолёте, смотрящая прямо вниз. Рельеф предполагался в среднем плоским, но не вполне гладким - камни в марсианской пустыне фактически служили ориентирами для определения высоты и скорости. Этого хватало для первых полётов, тем более что их предполагалось сделать всего пять и на одном и том же участке. Но по мере разворачивания проекта марсоход с вертолётом удалялись всё дальше и дальше от места посадки, ситуация на рельефе становилась более непредсказуемой. Наконец стартовая площадка Ingenuity переместилась на участок кратера Jezero, заполненный песчаными дюнами. Проблема оказалась в том, что рельеф был неровный, но зацепиться глазом на нём было не на чем. Данные, переданные во время полёта 72, указывают на то, что в течение 20 секунд после взлёта навигатор вертолёта не смог найти подходящих ориентиров на местности. В результате вертолёт не смог рассчитать оптимальную скорость приземления и зацепился за поверхность. При этом сработал штатный алгоритм резкого набора высоты, что увеличило нагрузку на винты за пределами допустимой.
Реконструкция транспортного происшествия на Марсе
Фотографии с места происшествия указывают, что ошибки навигации привели к завышенной горизонтальной скорости транспортного средства при приземлении. Скорее всего, это привело к крену и запрокидыванию из-за того, что вертолёт зацепился о верхушку дюны. Повышенные нагрузки на лопасти привели к слому в их самом слабом месте - примерно на трети длины от конца (привет студентам строительной механики и сопромата). Сломанные лопасти вызвали повышенные вибрации системы ротора, что привело к отрыву того, что не успело оторваться. В свою очередь это привело к повышенному энергопотреблению мотора, и соответственно энергии не осталось на передачу данных, почему связь с вертолётом после посадки потерялась.
После неудачной посадки вертолёт тем не менее продолжает работать. Авионика робота не пострадала, и у него осталось памяти примерно на двадцать лет. Аппарат выполняет роль метеостанции: он записывает данные телеметрии и делает снимки. Раз в неделю он пересылает данные на Perseverance. Но в конце концов может случиться, что он не сможет больше передавать данные на Землю. Марсоход сейчас находится на расстоянии трёх километров от него, и когда он отъедет по своим делам дальше, связь прервётся. Ожидается, что выводы расследования и данные, которые вертолёт собирает в своей новой функции, пригодятся при проектировании следующих марсианских аппаратов. Разработчики уже тестируют более лёгкие и компактные системы авионики, а также продумывают проект нового марсианского вертолёта Mars Chopper.
Подготовка материала: Сергей Шапиро
Ссылка на источник