Ingenuity , apodado Ginny , es un helicóptero autónomo de la NASA que operó en Marte desde 2021 hasta 2024 como parte de lamisión Mars 2020. Ingenuity realizó su primer vuelo el 19 de abril de 2021, demostrando que es posible volar en la atmósfera extremadamente delgada de Marte y convirtiéndose en la primera aeronave en realizar un vuelo extraterrestre controlado y propulsado. Fue diseñado por el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA en colaboración con AeroVironment , el Centro de Investigación Ames y el Centro de Investigación Langley de la NASA con algunos componentes suministrados por Lockheed Martin Space , Qualcomm y SolAero .
El Ingenuity llegó a Marte el 18 de febrero de 2021, acoplado a la parte inferior del rover Perseverance , que aterrizó en Octavia E. Butler Landing, cerca del borde occidental del cráter Jezero , de 45 km de ancho (28 mi) . Debido a que las señales de radio tardan entre cinco y 20 minutos en viajar entre la Tierra y Marte, dependiendo de las posiciones de los planetas, no se podía controlar directamente en tiempo real, sino que volaba de forma autónoma para ejecutar los planes de vuelo diseñados y enviados por el JPL.
Originalmente previsto para realizar solo cinco vuelos, Ingenuity completó 72 vuelos en casi tres años. Los cinco vuelos planificados fueron parte de una demostración tecnológica de 30 soles destinada a demostrar su aeronavegabilidad con vuelos de hasta 90 segundos a altitudes que oscilaban entre 3 y 5 m (10 y 16 pies). Después de esta demostración, JPL diseñó una serie de vuelos operativos para explorar cómo los exploradores aéreos podrían ayudar a explorar Marte y otros mundos. En esta función operativa, Ingenuity exploró áreas de interés para el rover Perseverance , mejoró las técnicas de navegación y exploró los límites de su envolvente de vuelo . El rendimiento y la resistencia de Ingenuity en el duro entorno marciano superaron ampliamente las expectativas, lo que le permitió realizar muchos más vuelos de los inicialmente planeados. El 18 de enero de 2024, las palas del rotor de Ingenuity se dañaron al aterrizar en su 72.º vuelo, lo que dejó en tierra permanentemente al helicóptero. La NASA anunció el final de su misión una semana después. Ingenuity había volado un total de dos horas, ocho minutos y 48 segundos durante 1.004 días, cubriendo más de 17 kilómetros (11 millas).
El desarrollo del proyecto que finalmente se convertiría en Ingenuity comenzó en 2012, cuando el director del JPL, Charles Elachi , visitó la División de Sistemas Autónomos del laboratorio, que había realizado un trabajo conceptual relevante. En enero de 2015, la NASA acordó financiar el desarrollo de un modelo de tamaño real, que pasó a conocerse como el vehículo de "reducción de riesgos". [5] El JPL de la NASA y AeroVironment publicaron el diseño conceptual en 2014 para un helicóptero de reconocimiento que acompañaría a un rover. [6] [7] [8] A mediados de 2016, se solicitaron 15 millones de dólares para continuar el desarrollo del helicóptero. [9]
En diciembre de 2017, se habían probado modelos de ingeniería del vehículo en una atmósfera marciana simulada . [10] [11] Los modelos estaban siendo probados en el Ártico , pero su inclusión en la misión aún no había sido aprobada ni financiada. [12]
Cuando se aprobó el programa Mars 2020 en julio de 2014, [13] no se incluyó ni se presupuestó una demostración de vuelo en helicóptero. [14]
El presupuesto federal de los Estados Unidos , anunciado en marzo de 2018, proporcionó 23 millones de dólares para el helicóptero durante un año, [15] [16] y se anunció el 11 de mayo de 2018 que el helicóptero podría desarrollarse y probarse a tiempo para ser incluido en la misión Mars 2020. [17] El helicóptero se sometió a extensas pruebas de dinámica de vuelo y ambientales, [10] [18] y se montó en la parte inferior del rover Perseverance en agosto de 2019. [19] La NASA gastó alrededor de 80 millones de dólares para construir Ingenuity y alrededor de 5 millones de dólares para operar el helicóptero. [20]
En 2019, los diseños preliminares de Ingenuity se probaron en la Tierra en condiciones atmosféricas y de gravedad simuladas de Marte. Para las pruebas de vuelo , se utilizó una gran cámara de vacío para simular la muy baja presión de la atmósfera de Marte , llena de dióxido de carbono hasta aproximadamente el 0,60 % (aproximadamente 1 ⁄ 160 ) de la presión atmosférica estándar al nivel del mar en la Tierra, que es aproximadamente equivalente a un helicóptero volando a 34 000 m (112 000 pies) de altitud en la atmósfera de la Tierra . Para simular el campo gravitatorio muy reducido de Marte (38 % del de la Tierra), el 62 % de la gravedad de la Tierra se compensó con una línea que tiraba hacia arriba durante las pruebas de vuelo. [21] Se utilizó una "pared de viento" que constaba de casi 900 ventiladores de computadora para proporcionar viento en la cámara. [22] [23] : 1:08:05–1:08:40
En abril de 2020, el vehículo fue bautizado como Ingenuity por Vaneeza Rupani, una niña de 11.º grado de la escuela secundaria del condado de Tuscaloosa en Northport, Alabama , que presentó un ensayo en el concurso "Name the Rover" de la NASA. [24] [25] Conocido en las etapas de planificación como Mars Helicopter Scout, [26] o simplemente Mars Helicopter, [27] el apodo Ginny entró en uso más tarde en paralelo al rover padre Perseverance , al que se hacía referencia cariñosamente como Percy . [28] Su modelo de ingeniería a escala real para realizar pruebas en la Tierra se denominó Earth Copter y, extraoficialmente, Terry . [29]
Ingenuity fue diseñado para ser un demostrador de tecnología por parte del JPL para evaluar si un vehículo de este tipo podría volar de forma segura. Antes de que se construyera, lanzara y aterrizara, los científicos y los administradores expresaron la esperanza de que los helicópteros pudieran proporcionar un mejor mapeo y orientación que daría a los futuros controladores de la misión más información para ayudar con las rutas de viaje, la planificación y la prevención de peligros. [17] [30] [31] Con base en el desempeño de los rovers anteriores a través de Curiosity , se asumió que tal exploración aérea podría permitir a los futuros rovers conducir de forma segura hasta tres veces más lejos por sol . [32] [33] Sin embargo, la nueva capacidad de AutoNav de Perseverance redujo significativamente esta ventaja, permitiendo que el rover cubra más de 100 metros por sol. [34]
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El equipo de Ingenuity era relativamente pequeño, con nunca más de 65 empleados equivalentes a tiempo completo del JPL. Los trabajadores del programa de AeroVironment, NASA AMES y los centros de investigación de Langley elevaron el total a 150. [5] El personal clave incluye:
El 15 de junio de 2021, el equipo detrás de Ingenuity fue nombrado ganador de 2021 del Premio John L. "Jack" Swigert Jr. a la Exploración Espacial de la Space Foundation. [57] El 5 de abril de 2022, la Asociación Aeronáutica Nacional otorgó a Ingenuity y su grupo en el JPL el Trofeo Collier 2021. [58] [59]
La idea de incluir un helicóptero en la misión Mars 2020 fue rechazada por varias personas. Hasta finales de la década de 2010, varios líderes de la NASA, científicos y empleados del JPL se opusieron a la integración de un helicóptero en la misión. Durante tres años, el futuro Ingenuity se desarrolló al margen del proyecto Mars 2020 y de su presupuesto. [60] [61] Y aunque la dirección de la NASA aceptó garantías en la primavera de 2018 de que la incorporación de un helicóptero no perjudicaría los objetivos de la expedición, el científico jefe de Mars 2020, Kenneth Farley, declaró: "Personalmente me he opuesto a ello porque estamos trabajando muy duro para lograr eficiencias y pasar 30 días trabajando en una demostración de tecnología no promueve esos objetivos directamente desde el punto de vista científico". [62] Farley estaba convencido de que el helicóptero era una distracción de las tareas científicas prioritarias, inaceptable incluso por un corto tiempo. [62]
El escepticismo de la dirección de la NASA no era infundado. Los científicos, ingenieros y directivos partieron de una comparación pragmática de los beneficios del reconocimiento aéreo adicional con los costes que inevitablemente recaen sobre el cronograma para que el rover complete todas las tareas que se le asignan. Durante una transmisión en vivo desde la NASA, MiMi Aung, directora del proyecto Ingenuity, y Jennifer Trosper analizaron el valor de Ingenuity. Trosper argumentó que el rover superaría al helicóptero debido a su capacidad de navegación automática, negando así uno de los argumentos centrales sobre el valor del helicóptero para la misión. Durante las operaciones en Marte, Trosper demostró que tenía razón cuando, en la primavera de 2022, al comienzo del Sol 400, el helicóptero quedó rezagado respecto del rover. [ cita requerida ]
Al final de la "ventana de pruebas", la NASA extendió el soporte a Ingenuity por otros 30 soles, limitando la frecuencia de salidas a un vuelo cada pocas semanas. [ cita requerida ]
El 14 de junio de 2021, el director del programa de exploración de Marte, E. Janson, y el principal explorador de Marte, M. Meyer, se dirigieron directamente a todo el personal del proyecto Mars 2020. Durante este discurso, advirtieron al personal que mantuviera bajo control su entusiasmo por el Ingenuity y se concentrara en la recolección de muestras. En la misma fecha, en su informe al Comité Asesor Planetario (PAC), el helicóptero se mencionó solo en tiempo pasado, por ejemplo, "... colocó el Ingenuity y completó la fase de demostración de tecnología...". [63] A pesar de este pesimismo inicial, el Ingenuity ha demostrado desde entonces ser más que capaz de seguir el ritmo del Perseverance, manteniéndose de hecho por delante del rover durante la mayor parte de la travesía hasta el delta del Jezero. [64]
La energía solar insuficiente durante el invierno marciano fue el principal factor que provocó un rendimiento operativo deficiente en la segunda mitad de 2022. [65]
El Ingenuity consta de un fuselaje rectangular de 136 mm × 195 mm × 163 mm (5,4 in × 7,7 in × 6,4 in) suspendido debajo de un par de rotores coaxiales contrarrotativos de 1,21 m (4 ft) de diámetro. [1] [11] [27] Este conjunto está sostenido por cuatro patas de aterrizaje de 384 mm (15,1 in) cada una. [1] También lleva un panel solar montado sobre los rotores para recargar sus baterías. El vehículo completo tiene una altura de 0,49 m (1 ft 7 in). [1]
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La menor gravedad de Marte (aproximadamente un tercio de la de la Tierra) solo compensa parcialmente la delgadez de la atmósfera de Marte , compuesta en un 95 % por dióxido de carbono , [66] lo que hace mucho más difícil que una aeronave genere una sustentación adecuada. La densidad atmosférica del planeta es aproximadamente 1 ⁄ 100 de la de la Tierra a nivel del mar, o aproximadamente la misma que a 27 000 m (87 000 pies), una altitud nunca alcanzada por los helicópteros existentes. Esta densidad se reduce aún más en los inviernos marcianos. Para mantener al Ingenuity en el aire, sus palas de forma especial y de tamaño ampliado deben girar entre 2400 y 2900 rpm , o aproximadamente 10 veces más rápido de lo que se necesita en la Tierra. [11] [67] [68] Cada uno de los rotores coaxiales contrarrotativos del helicóptero está controlado por un plato cíclico separado que puede afectar tanto al paso colectivo como al cíclico . [69] Ingenuity también fue construido según especificaciones de naves espaciales para soportar la aceleración y las vibraciones durante el lanzamiento y el aterrizaje en Marte sin sufrir daños. [68]
Ingenuity se basa en diferentes paquetes de sensores agrupados en dos conjuntos. Todos los sensores son unidades comerciales listas para usar.
El conjunto de sensores superior, con elementos de aislamiento de vibraciones asociados, está montado en el mástil cerca del centro de masa del vehículo para minimizar los efectos de las velocidades angulares y las aceleraciones. Consiste en una unidad de medición inercial ( IMU ) Bosch BMI-160 de calidad para teléfonos celulares y un inclinómetro ( Murata SCA100T-D02); el inclinómetro se utiliza para calibrar la IMU mientras está en tierra antes del vuelo. El conjunto de sensores inferior consta de un altímetro ( Garmin LIDAR Lite v3), cámaras y una IMU secundaria, todos montados directamente en el módulo central electrónico (no en el mástil). [69]
Ingenuity utiliza un panel solar de 425×165 mm (70,125 mm2 ( 108,694 pulgadas cuadradas)) para recargar sus baterías , que son seis celdas Sony Li-ion con 35–40 Wh (130–140 kJ) de capacidad energética [21] ( capacidad nominal de 2 Ah ). [10] La duración del vuelo no está limitada por la energía disponible de la batería, sino por las térmicas: durante el vuelo, los motores de accionamiento se calientan 1 °C cada segundo, y la delgada atmósfera marciana hace que la disipación del calor sea deficiente. [70] El helicóptero utiliza un procesador Qualcomm Snapdragon 801 que ejecuta un sistema operativo Linux . [42] Entre otras funciones, controla el algoritmo de navegación visual a través de una estimación de velocidad derivada de las características del terreno rastreadas con la cámara de navegación. [71] El procesador Qualcomm está conectado a dos microcontroladores de control de vuelo (MCU) resistentes a la radiación para realizar las funciones de control necesarias. [10]
El sistema de telecomunicaciones consta de dos radios idénticas con antenas monopolares para el intercambio de datos entre el helicóptero y el explorador. El enlace de radio utiliza los protocolos de comunicación de bajo consumo Zigbee , implementados a través de chipsets SiFlex 02 de 914 MHz montados en ambos vehículos. El sistema de comunicación está diseñado para transmitir datos a 250 kbit/s a distancias de hasta 1.000 m (3.300 pies). [54] La antena omnidireccional es parte del conjunto de paneles solares del helicóptero y pesa 4 gramos. [72]
Ingenuity está equipado con dos cámaras comerciales listas para usar (COTS): una cámara de retorno a la Tierra (RTE) de alta resolución y una cámara de navegación (NAV) de menor resolución. La cámara RTE consta de un sensor de color Sony IMX214 con obturador rotatorio y una resolución de 4208 × 3120 píxeles con un conjunto de filtros de color Bayer incorporados y acoplado a un módulo óptico O-film. La cámara NAV consta de un sensor de obturador global en blanco y negro Omnivision OV7251 de 640 × 480, montado en un módulo óptico Sunny. [10]
A diferencia de Perseverance , Ingenuity no tiene una cámara estereoscópica especial para tomar fotografías gemelas para imágenes 3D simultáneamente. Sin embargo, el helicóptero puede tomar esas imágenes tomando fotografías duplicadas en color del mismo terreno mientras se desplaza en posiciones ligeramente desfasadas, como en el vuelo 11, o tomando una fotografía desfasada en el tramo de regreso de un vuelo de ida y vuelta, como en el vuelo 12. [73]
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Si bien la cámara a color RTE no es necesaria para los vuelos (como en los vuelos 7 y 8 [52] ), la cámara NAV funciona de forma continua durante cada vuelo, y las imágenes capturadas se utilizan para la odometría visual para determinar la posición y el movimiento de la aeronave durante el vuelo. Debido a las limitaciones en la velocidad de transmisión entre la aeronave, el explorador y la Tierra, solo se puede guardar una cantidad limitada de imágenes de cada vuelo. Las imágenes que se guardarán para la transmisión se definen en el plan de vuelo antes de cada vuelo, y las imágenes restantes de la cámara NAV se descartan después de su uso. [ cita requerida ]
Al 16 de diciembre de 2021, se han publicado 2.091 imágenes en blanco y negro de la cámara de navegación [74] y 104 imágenes en color de la cámara de terreno (RTE) [75] .
El helicóptero utiliza un control autónomo durante sus vuelos, que son planificados y guionados telerobóticamente por operadores del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL). Se comunica con el rover Perseverance directamente antes y después de cada aterrizaje. [23] : 1:20:38–1:22:20
El software de control de vuelo y navegación del Ingenuity se puede actualizar de forma remota, lo que se ha utilizado para corregir errores de software [81] [52] y añadir nuevas capacidades entre vuelos. Antes del vuelo 34, el software se actualizó para evitar peligros durante el aterrizaje y para corregir un error de navegación al viajar sobre terreno irregular. Esta actualización se hizo necesaria a medida que el helicóptero se alejaba del terreno relativamente plano del lugar de aterrizaje original y se dirigía hacia un terreno más variado y peligroso. [82]
El 21 de marzo de 2021, Perseverance dejó caer el escudo anti-escombros que protegía a Ingenuity y el helicóptero se desplegó desde la parte inferior del rover hasta la superficie marciana el 3 de abril de 2021. [86] Ese día, se probaron ambas cámaras del helicóptero y se tomaron las primeras fotografías en blanco y negro y en color del suelo del cráter Jezero a la sombra del rover. [87] [77] Después del despliegue, el rover se alejó unos 100 m (330 pies) del dron para permitir una zona de vuelo segura. [88] [89]
Las palas del rotor de Ingenuity se desbloquearon el 8 de abril de 2021 (misión sol 48) y el helicóptero realizó una prueba de giro del rotor a baja velocidad a 50 rpm. [90] [91] [92] [93] [94]
El 9 de abril se intentó una prueba de giro a alta velocidad, pero falló debido a la expiración de un temporizador de vigilancia , una medida de software para proteger al helicóptero de un funcionamiento incorrecto en condiciones imprevistas. [95] El 12 de abril, el JPL dijo que identificó una solución de software para corregir el problema. [81] Sin embargo, para ahorrar tiempo, el JPL decidió utilizar un procedimiento alternativo, que los gerentes dijeron que tenía un 85% de posibilidades de éxito y sería "el menos perjudicial" para el helicóptero. [35]
El 16 de abril de 2021, Ingenuity pasó la prueba de giro del rotor a 2400 rpm a máxima velocidad mientras permanecía en la superficie. [96] [97] Tres días después, el 19 de abril, el JPL voló el helicóptero por primera vez. El problema del temporizador de vigilancia se produjo de nuevo cuando se intentó el cuarto vuelo. Reprogramado para el 30 de abril, el cuarto vuelo capturó numerosas fotografías en color y exploró la superficie con su cámara de navegación en blanco y negro. [37]
El 25 de junio, el JPL dijo que había cargado una actualización de software la semana anterior para solucionar permanentemente el problema del sistema de vigilancia, y que una prueba de giro del rotor y el octavo vuelo confirmaron que la actualización funcionaba. [52]
Cada vuelo estaba planeado para altitudes que oscilaban entre 3 y 5 m (10 y 16 pies) sobre el suelo, aunque Ingenuity pronto superó esa altura planificada. [1] El primer vuelo fue un vuelo estacionario a una altitud de 3 m (9,8 pies), que duró unos 40 segundos e incluyó la toma de una fotografía del rover. El primer vuelo tuvo éxito, y los vuelos posteriores fueron cada vez más ambiciosos a medida que el tiempo asignado para operar el helicóptero disminuía. JPL dijo que la misión incluso podría detenerse antes de que terminara el período de 30 días, en el probable caso de que el helicóptero se estrellara, [23] : 0:49:50–0:51:40 un resultado que no ocurrió. En hasta 90 segundos por vuelo, Ingenuity podía viajar hasta 50 m (160 pies) hacia abajo y luego regresar al área de partida, aunque ese objetivo también se superó pronto con el cuarto vuelo. [1] [37]
La secuencia de puesta en servicio fue la siguiente:
Después de los tres primeros vuelos exitosos, el objetivo pasó de ser una demostración tecnológica a una demostración operativa. Ingenuity realizó una fase de transición de dos vuelos, el cuarto y el quinto, antes de comenzar su fase de demostración operativa. [98] Para noviembre de 2023, las principales prioridades de la misión eran: [99]
Justo antes del vuelo de demostración final el 30 de abril de 2021, la NASA aprobó la operación continua de Ingenuity en una "fase de demostración operativa" para explorar el uso de un helicóptero como reconocimiento complementario para activos terrestres como Perseverance . [98] La financiación para Ingenuity se renovó mensualmente. [100]
Con el vuelo 6, el objetivo de la misión cambió hacia el apoyo a la misión científica del rover mediante el mapeo y la exploración del terreno. [101] Si bien Ingenuity haría más para ayudar a Perseverance , el rover prestaría menos atención al helicóptero y dejaría de tomar fotografías de él en vuelo. Los gerentes del JPL dijeron que el procedimiento fotográfico tomó una cantidad "enorme" de tiempo, lo que ralentizó la misión principal del proyecto de buscar signos de vida antigua. [102]
El 7 de mayo, Ingenuity voló a un nuevo lugar de aterrizaje. [103]
Después de 12 vuelos hasta septiembre de 2021, la misión se extendió indefinidamente. [104] Después de 21 vuelos hasta marzo de 2022, la NASA dijo que continuaría volando Ingenuity cada dos o tres semanas [104] hasta al menos el próximo septiembre. El área del próximo objetivo del helicóptero era más accidentada que el terreno relativamente plano sobre el que voló en su primer año de operación. El antiguo delta del río en forma de abanico tiene acantilados irregulares, superficies en ángulo y rocas salientes. Ingenuity ayudó al equipo de la misión a decidir qué ruta debería tomar Perseverance hasta la cima del delta y lo ayudó a analizar posibles objetivos científicos. Las actualizaciones de software eliminaron el límite de altitud de 50 pies (15 m) del helicóptero, le permitieron cambiar la velocidad en vuelo y mejoraron su comprensión de la textura del terreno debajo de él. El administrador asociado de la NASA, Thomas Zurbuchen, señaló que menos de un año antes, "ni siquiera sabíamos si era posible el vuelo controlado y propulsado de una aeronave en Marte". Dijo que el avance en la comprensión de lo que pueden hacer los aviones es "uno de los más históricos en los anales de la exploración aérea y espacial". [105]
La carrera de vuelo del helicóptero, más larga de lo esperado, se prolongó hasta un cambio estacional en Marte. Esto redujo la densidad atmosférica, lo que requirió una mayor velocidad del rotor para el vuelo: probablemente 2700 rpm, según los cálculos del equipo de vuelo. El JPL dijo que esto podría causar vibraciones peligrosas, consumo de energía y resistencia aerodinámica si las puntas de las palas se acercan a la velocidad del sonido. [83] Por lo tanto, el equipo de vuelo ordenó a Ingenuity que probara el rotor a 2800 rpm mientras permanecía en tierra.
A mediados de septiembre, el equipo de vuelo comenzó a prepararse para el invierno marciano y la conjunción solar , cuando Marte se mueve detrás del Sol (visto desde la Tierra), bloqueando las comunicaciones con la Tierra y obligando al rover y al helicóptero a detener las operaciones. Cuando comenzó el apagado a mediados de octubre de 2021 [98] [106] el helicóptero permaneció estacionario a 175 metros (575 pies) de Perseverance y comunicó su estado semanalmente al rover para controles de salud. [107] El JPL tenía la intención de seguir volando Ingenuity ya que sobrevivió a la conjunción solar. [108] [109] Los líderes de la NASA dijeron que extender la misión aumentaría los gastos del proyecto, pero que creían que el costo valía la pena por la información obtenida. [110]
La hora de lanzamiento de cada vuelo se vio influenciada por la temperatura de las baterías, que debían calentarse después de la noche. Durante el verano marciano, la menor densidad del aire impuso una mayor carga sobre los motores, por lo que los vuelos se trasladaron del mediodía ( LMST 12:30) a la mañana (LMST 9:30) y se limitaron a 130 segundos para no sobrecalentar los motores. [111]
El 3 y 4 de mayo de 2022, por primera vez en la misión, el helicóptero inesperadamente no pudo comunicarse con el rover, luego del 28.º vuelo el 29 de abril. [112] El JPL determinó que las baterías recargables de Ingenuity sufrieron una caída de energía o un estado de carga de batería insuficiente al entrar en la noche, muy probablemente debido a un aumento estacional del polvo atmosférico que reduce la luz solar en su panel solar y debido a las temperaturas más bajas a medida que se acerca el invierno. Cuando el estado de carga del paquete de baterías cayó por debajo de un límite inferior, la matriz de puertas programables en campo (FPGA) del helicóptero se apagó, reiniciando el reloj de la misión, que perdió la sincronización con la estación base del rover. El contacto se restableció el 5 de mayo. Los controladores decidieron apagar los calentadores del helicóptero por la noche para conservar energía, aceptando el riesgo de exponer los componentes al frío extremo de la noche. [113] Es probable que este déficit de estado de carga diario persista durante el invierno marciano (al menos hasta septiembre/octubre). [112]
En una actualización del 6 de junio de 2022, el JPL informó que el sensor de inclinación de Ingenuity había dejado de funcionar. Su propósito era determinar la orientación del helicóptero al inicio de cada vuelo. Los controladores de la misión desarrollaron una solución alternativa utilizando la unidad de medición inercial (IMU) de la nave para proporcionar datos equivalentes a la computadora de navegación a bordo. [114]
En enero de 2023, el helicóptero comenzó a tener suficiente energía solar para evitar apagones nocturnos y reinicios del FPGA debido al comienzo de la primavera marciana. [65] Esto significó que el helicóptero pudo volar con mayor frecuencia y a distancias más largas. [ cita requerida ]
En marzo de 2023, el helicóptero realizó vuelos frecuentes para hacer frente al alcance de radio limitado en el terreno accidentado del delta del Jezero. En los estrechos cañones del delta del río, el helicóptero necesitaba mantenerse por delante del rover, en lugar de entrar en una zona de "prohibición de paso" y pasarla, lo que el JPL consideraba potencialmente peligroso. [64]
En tres ocasiones, los controladores de la misión perdieron contacto con Ingenuity después de un vuelo, cuando el helicóptero no estaba en la línea de visión de Perseverance , lo que impidió la comunicación por radio con el rover, que transmite los datos de vuelo entre el helicóptero y la Tierra. Después del vuelo número 49, el 2 de abril de 2023, el JPL perdió contacto con Ingenuity durante seis días, hasta que Perseverance se dirigió a un lugar donde se restableció la comunicación. [115] El JPL no tuvo contacto con el helicóptero durante 63 días después del vuelo 52, el 26 de abril de 2023. Los controladores de la misión habían volado intencionalmente a Ingenuity fuera del alcance de la radio, esperando recuperar la comunicación en unos pocos días. Sin embargo, los controladores de Perseverance cambiaron sus planes de exploración y se alejaron aún más del alcance, y luego tuvieron dificultades para recolectar muestras de rocas, lo que agregó otro retraso antes de finalmente conducir hacia el helicóptero y restablecer el contacto el 28 de junio. [116] [99] La comunicación con Ingenuity se perdió nuevamente al final del vuelo 72 el 18 de enero de 2024. La comunicación se restableció el 20 de enero, pero durante la evaluación posterior al vuelo, las imágenes de la sombra de Ingenuity , tomadas por sus cámaras de navegación y horizonte después del vuelo, mostraron daños en las puntas de las palas del rotor. Esto puso fin a la fase de demostración de operaciones y a la misión. [117] [118] [119] [120] [121] [122]
El Ingenuity quedó en tierra de forma permanente después del vuelo 72 el 18 de enero de 2024, cuando una pala del rotor se rompió y otras puntas de palas se dañaron durante el aterrizaje. Se cree que el percance fue resultado de un error de navegación autónoma en una zona de dunas de arena prácticamente sin rasgos distintivos, que ofrecía pocos puntos de referencia. [4] [125] [126] [127] [128] El JPL dijo que tales problemas podrían evitarse en el futuro con un sistema GPS establecido en Marte . [129]
El 25 de enero de 2024, el administrador de la NASA, Bill Nelson , anunció el final de la misión. [118] La ubicación final de Ingenuity es el aeródromo Chi (χ) dentro del área que desde entonces el equipo del proyecto apodó Valinor Hills , una referencia a la residencia final de los inmortales en la trilogía de J. R. R. Tolkien , El Señor de los Anillos . [130]
En los días posteriores al accidente, Ingenuity siguió respondiendo a las señales del JPL, que ordenaba una rotación a baja velocidad de los rotores. El helicóptero fotografió las sombras de los rotores, que revelaron que una de las palas había desaparecido por completo. [4] [131]
Tras unas cuantas transmisiones finales y un mensaje de despedida del helicóptero el 16 de abril de 2024, el equipo del JPL cargó nuevos comandos de software que indican al helicóptero que continúe recopilando datos mucho después de que cesen las comunicaciones con el rover. Ingenuity servirá como plataforma estacionaria, probando el rendimiento de su panel solar, baterías y equipo electrónico. Además, el helicóptero tomará una fotografía de la superficie con su cámara a color y recopilará datos de temperatura de los sensores colocados en todo el helicóptero y los almacenará a bordo, de modo que en caso de recuperación futura, los resultados proporcionarán una perspectiva a largo plazo sobre los patrones climáticos marcianos y el movimiento del polvo, lo que ayudará al diseño de futuros helicópteros. Los ingenieros esperan que Ingenuity almacene hasta 20 años de datos diarios, si la nave no se ve obstaculizada por las condiciones locales. Perseverance continuará la exploración del cráter Jezero de forma autónoma, fuera del alcance de radio de Ingenuity . [132] [133] [134]
Actualmente no hay planes para enviar laboratorios científicos de clase Curiosity/Perseverance a Marte, y la financiación para proyectos marcianos está congelada al nivel necesario para completar la campaña de retorno de muestras de Marte . [135]
Se ha propuesto la idea de futuros helicópteros marcianos. En marzo de 2022, los ingenieros de AeroVironment, que crearon anteriormente Ingenuity , presentaron el concepto de un nuevo helicóptero con una carga útil de 280 gramos (9,9 oz). Un pequeño brazo manipulador de 90 gramos (3,2 oz) con una pinza de dos dedos y un tren de aterrizaje autopropulsado permiten utilizar vehículos de este tipo en lugar de un rover de búsqueda [136] para seleccionar cajas de tubos de muestra con muestras recogidas por Perseverance . [137] En una reunión informativa celebrada el 15 de septiembre de 2022, Laurie Gleizes, directora de la Dirección de Misiones Científicas de la NASA , confirmó su intención de utilizar dos de estos helicópteros. [138]
La elección de Ingenuity como prototipo para el par de helicópteros ensambladores previstos se basó en el impresionante margen de seguridad incorporado en él por los diseñadores de AeroVironment . En principio, incluso el límite de 100 aterrizajes para los amortiguadores de alto desgaste del chasis es suficiente para transferir los 43 manguitos. Estos tipos de helicópteros pueden transportar múltiples cargas útiles pequeñas, desplegarlas y redistribuirlas en varias ubicaciones, para realizar una variedad de operaciones distribuidas y en red. [139]
La navegación inercial fue uno de los principales desafíos en Marte para Ingenuity . El helicóptero necesita demostrar la capacidad de seguir con precisión la trayectoria que ya ha "mapeado" en conjuntos de cuadros de navegación recopilados previamente y aterrizar en el punto de despegue. En una futura misión de retorno de muestra, cada casquillo requeriría un par de vuelos que terminaran en el punto de partida. La precisión del aterrizaje fue una tarea asignada del vuelo número 31 de Ingenuity . [140] La atmósfera muy delgada de Marte no permite repetir las maniobras y técnicas de aterrizaje de los helicópteros terrestres. [141] [8]
Los datos recopilados por Ingenuity tienen como objetivo respaldar el desarrollo de futuros helicópteros capaces de transportar cargas útiles más grandes. La tarea Mars Science Helicopter es el siguiente paso evolutivo para los helicópteros marcianos en el JPL. El objetivo principal es desarrollar la tecnología necesaria para desplegar cargas útiles científicas (0,5 kg - 2 kg) en plataformas de helicópteros en la superficie de Marte. MSH heredará muchas de las tecnologías creadas por el Demostrador de Tecnología de Helicópteros de Marte (MHTD) de referencia para Mars 2020, y ampliará las capacidades para permitir una nueva clase de acceso planetario de mesoescala en Marte. [142] [17] [10] [143]
Diseñar y probar cómo se pueden desplegar, recuperar, integrar y operar cargas útiles científicas en un helicóptero dinámicamente y computacionalmente representativo será fundamental para expandir una nueva frontera para la exploración científica marciana. [142] [17] [10] [143]
El enfoque incluirá:
Mars Aerial and Ground Global Intelligent Explorer (MAGGIE) es una aeronave compacta de ala fija propuesta durante las selecciones del NIAC de 2024. [144]
Los funcionarios de la NASA y el JPL describieron el primer vuelo del helicóptero Ingenuity en Marte como su "momento de los hermanos Wright", por analogía con el primer vuelo exitoso de un avión a motor en la Tierra. [145] [146] Un pequeño trozo de tela del ala del Wright Flyer de 1903 de los hermanos Wright está unido a un cable debajo del panel solar del Ingenuity . [147] En 1969, Neil Armstrong del Apolo 11 llevó un artefacto similar del Wright Flyer a la Luna en el Módulo Lunar Eagle .
La NASA denominó la primera pista de despegue y aterrizaje del Ingenuity Wright Brothers Field, a la que la agencia de la ONU ICAO le dio un código de aeropuerto de JZRO para el cráter Jezero, [148] y al propio dron un designador de tipo IGY, indicativo de llamada INGENUITY. [149] [150] [148]
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