El análisis analiza en profundidad el vuelo final del helicóptero Ingenuity Mars de la agencia, que fue la primera aeronave en volar sobre otro mundo.
Los ingenieros del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California y AeroVironment están completando una evaluación detallada del vuelo final del helicóptero Ingenuity Mars el 18 de enero de 2024, que se publicará en las próximas semanas como un informe técnico de la NASA. Diseñado como una demostración tecnológica para realizar hasta cinco vuelos de prueba experimentales durante 30 días, Ingenuity fue la primera aeronave en otro mundo. Operó durante casi tres años, realizó 72 vuelos y voló más de 30 veces más lejos de lo planeado mientras acumulaba más de dos horas de tiempo de vuelo.
La investigación concluye que la incapacidad del sistema de navegación de Ingenuity para proporcionar datos precisos durante el vuelo probablemente causó una cadena de eventos que puso fin a la misión. Se espera que los hallazgos del informe beneficien a los futuros helicópteros de Marte, así como a otras aeronaves destinadas a operar en otros mundos.
Ascenso final
El vuelo 72 se planeó como un breve salto vertical para evaluar los sistemas de vuelo del Ingenuity y fotografiar el área. Los datos del vuelo muestran que el Ingenuity ascendió a 40 pies (12 metros), se mantuvo en el aire y tomó imágenes. Inició su descenso a los 19 segundos y, a los 32 segundos, el helicóptero estaba de nuevo en la superficie y había interrumpido las comunicaciones. Al día siguiente, la misión restableció las comunicaciones y las imágenes que llegaron seis días después del vuelo revelaron que el Ingenuity había sufrido graves daños en las palas del rotor.
Lo que sucedió
“Cuando se lleva a cabo una investigación de accidente a 100 millones de millas de distancia, no se tienen cajas negras ni testigos oculares”, dijo el primer piloto del Ingenuity, Håvard Grip del JPL. “Si bien hay múltiples escenarios viables con los datos disponibles, tenemos uno que creemos que es el más probable: la falta de textura de la superficie le dio al sistema de navegación muy poca información con la que trabajar”.
El sistema de navegación visual del helicóptero fue diseñado para rastrear características visuales en la superficie usando una cámara que mira hacia abajo sobre un terreno plano pero con buena textura (guijarros). Esta capacidad de rastreo limitada fue más que suficiente para llevar a cabo los primeros cinco vuelos del Ingenuity, pero en el vuelo 72 el helicóptero se encontraba en una región del cráter Jezero llena de ondulaciones de arena empinadas y relativamente sin características.
Uno de los principales requisitos del sistema de navegación era proporcionar estimaciones de velocidad que permitieran al helicóptero aterrizar dentro de un pequeño rango de velocidades verticales y horizontales. Los datos enviados durante el vuelo 72 muestran que, alrededor de 20 segundos después del despegue, el sistema de navegación no pudo encontrar suficientes características de la superficie para rastrear.
Las fotografías tomadas después del vuelo indican que los errores de navegación crearon altas velocidades horizontales en el momento del aterrizaje. En el escenario más probable, el fuerte impacto en la pendiente de la ondulación de arena hizo que el Ingenuity se inclinara y se balanceara. El rápido cambio de actitud provocó que las palas del rotor, que giran a gran velocidad, se sometieran a cargas que superaron sus límites de diseño, rompiéndose las cuatro en su punto más débil, aproximadamente a un tercio de la punta. Las palas dañadas provocaron una vibración excesiva en el sistema del rotor, arrancando el resto de una pala de su raíz y generando una demanda excesiva de energía que provocó la pérdida de las comunicaciones.
Abajo pero no fuera de combate
Aunque el vuelo 72 dejó en tierra permanentemente al Ingenuity, el helicóptero aún envía datos meteorológicos y de pruebas de aviónica al rover Perseverance aproximadamente una vez por semana. La información meteorológica podría beneficiar a los futuros exploradores del Planeta Rojo. Los datos de aviónica ya están resultando útiles para los ingenieros que trabajan en futuros diseños de aeronaves y otros vehículos para el Planeta Rojo.
“Debido a que Ingenuity fue diseñado para ser asequible y al mismo tiempo exigir enormes cantidades de potencia informática, nos convertimos en la primera misión en volar procesadores comerciales de teléfonos celulares en el espacio profundo”, dijo Teddy Tzanetos, gerente de proyectos de Ingenuity. “Ahora nos estamos acercando a los cuatro años de operaciones continuas, lo que sugiere que no todo necesita ser más grande, más pesado y resistente a la radiación para funcionar en el duro entorno marciano”.
Inspirados por la longevidad de Ingenuity, los ingenieros de la NASA han estado probando aviónica más pequeña y liviana que podría usarse en diseños de vehículos para la campaña Mars Sample Return. Los datos también están ayudando a los ingenieros en su investigación sobre cómo podría ser y hacer un futuro helicóptero marciano.
Durante una sesión informativa celebrada el miércoles 11 de diciembre en la reunión anual de la Unión Geofísica Estadounidense en Washington, Tzanetos compartió detalles sobre el helicóptero Mars Chopper, un concepto que él y otros exalumnos de Ingenuity están investigando. Tal como está diseñado, Chopper es aproximadamente 20 veces más pesado que Ingenuity, podría transportar varios kilos de equipo científico y explorar de forma autónoma lugares remotos de Marte mientras viaja hasta 2 millas (3 kilómetros) en un día. (El vuelo más largo de Ingenuity fue de 2310 pies, o 704 metros).
“Ingenuity nos ha dado la confianza y los datos para imaginar el futuro de los vuelos en Marte”, dijo Tzanetos.
Más sobre el Ingenuity
El helicóptero Ingenuity para Marte fue construido por el JPL, que también administra el proyecto para la sede de la NASA. Cuenta con el apoyo de la Dirección de Misiones Científicas de la NASA. El Centro de Investigación Ames de la NASA en Silicon Valley, California, y el Centro de Investigación Langley de la NASA en Hampton, Virginia, proporcionaron un importante análisis del rendimiento de vuelo y asistencia técnica durante el desarrollo de Ingenuity. AeroVironment, Qualcomm y SolAero también proporcionaron asistencia de diseño y componentes principales del vehículo. Lockheed Space diseñó y fabricó el sistema de entrega de helicópteros a Marte. En la sede de la NASA, Dave Lavery es el ejecutivo del programa del helicóptero Ingenuity para Marte.
Más información en Inglés sobre el Ingenuity en https://mars.nasa.gov/technology/helicopter
Traducción no oficial con fines divulgativos del artículo original en Inglés.
Créditos: NASA / JPL-Caltech