НАСА-ина лабораторија за млазни погон недавно је објавила да развија мали беспилотни хеликоптер за проналажење пута за будуће Марс ровере. Зашто би Марс роверима био потребан такав роботски водич? Одговор је да је вожња Марсом заиста тешка.
Овде на Земљи роботи који истражују вулканске наплатке или помажу спасиоцима могу се управљати даљинским управљачем, џојстиком. То је због тога што радио сигнали готово одмах стижу до робота из његовог контролног центра. Вожња месецом није много тежа. Радио сигналима који путују брзином светлости потребно је око две и по секунде да направе обилазак ка Месецу и назад. Ово кашњење није довољно дуго да озбиљно омета вожњу на даљинском управљачу. Совјетски контролори 1970-их су на овај начин возили луна Луноход, успешно истражујући више од 40 км лунарног терена.
Вожња Марсом много је тежа, јер је толико даље. Овисно о свом положају у односу на Земљу, сигналима може бити потребно 8 до 42 минута за кружно путовање. Унапред програмирана упутства морају се послати роверу, који потом извршава сам. Свака марсовска вожња треба сате пажљивог планирања. Инжењери пажљиво прегледавају стерео слике које су снимљене роверовим навигационим камерама. Слике са свемирских летелица које круже око Марса понекад пружају додатне информације.
Ровер се може програмирати за једноставно извршавање листе управљачких команди послатих са Земље, или може користити слике снимљене навигацијским камерама и обрадити их на рачунару за мерење брзине и откривање препрека или опасности. Може чак и да замисли свој сигуран пут до одређеног циља. Дискови на основу упутстава са земље су најбржи.
Марс истраживачки роверс дух и прилика могли би се овим путем возити и до 124 метра за сат времена. То одговара дужини игралишта у америчком фудбалу. Али овај мод је био и најмање безбедан.
Када се ровер активно води својим камерама, напредак је сигурнији, али много спорији због потребне обраде слике. Може напредовати за само 10 метара на сат, што је отприлике удаљеност од гол-линије до линије 10 дворишта на игралишту америчког фудбала. Ова метода мора се користити кад год ровер нема јасан поглед на руту која је пред нама, што је често случај због грубог и брдовитог терена.
Од почетка 2015. године, најудаљенија Цуриосити вожња у једном дану била је 144 метра. Прилика за најдужу дневну вожњу била је 224 метра, удаљеност дужине два терена америчког фудбала.
Ако би контролори на земљи могли боље прегледати стазу која је пред вама, могли би осмислити упутства која ће будућем роверу омогућити да сигурно вози много даље у току једног дана.
Ту долази идеја о беспилотном хеликоптеру. Хеликоптер може да лети сваки пут испред ровера. Слике направљене са њене ваздушне тачке биле би од непроцењиве важности за земаљске контролере за идентификовање тачака од научног интереса и планирање рута за вожњу тамо.
Летење хеликоптера на Марсу представља посебне изазове. Једна предност је у томе што је Марсовска гравитација само 38% јака као на Земљи, тако да хеликоптер не би требао да генерише толико подизања као једна те иста маса на Земљи. Лопатице пропелера хеликоптера стварају подизање гурајући ваздух према доле. То је теже учинити на Марсу него на Земљи, јер је марсовска атмосфера сто пута тања. Да би се избацило довољно ваздуха, ножеви пропелера требало би да се окрећу веома брзо, или да буду веома велики.
Коптер мора бити способан да лети самостално, користећи претходна упутства, одржавајући стабилан лет дуж унапред одређене руте. Мора се слетјети и узлетјети више пута на стјеновитом марсовском терену. Коначно, мора бити у стању да преживи сурове услове Марса, где температура пада сваке ноћи на 100 степени Фаренхеита или се спушта.
ЈПЛ инжењери дизајнирали су коптер масе масе 1 килограм; мали део масе 900 кг ровера Цуриосити. Оштрице пропелера крећу се од 1,1 метра од врха сечива до врха сечива и могу да се врте при 3400 окретаја у минути. Тело је величине величине кутије за ткиво.
Коптер је на соларном погону, а диск соларних ћелија сваки дан прикупља довољно енергије за напајање лета од две до три минуте и за загревање возила ноћу. У том времену може да лети око пола километра, скупљајући слике ради преноса на земаљску контролу. Инжињери очекују да ће извиђање окупљања беспилотних летелица бити непроцењиво при планирању роверских погона, утростручујући удаљеност којом се може прећи дан.
Референце и даље читање:
Захваљујући Марку Маимонеу из НАСА лабораторије за млазни погон на информацијама о дневним прелазним временима радозналости и могућности.
Ј.Ј. Биесиадецки, П. Ц. Легер и М. В. Маимоне (2007), „компромиси између усмерене и аутономне вожње на Марс-овим истраживачима“, Међународни часопис за истраживање роботике, 26 (1), 91-104
Е. Ховелл, Прилика Марс ровер креће се дужином од 41 километра према „Маратонској долини“, свемирски магазин, децембар 2014.
Т. Реиес, Невероватно путовање, ровер Марс Цуриосити стиже до базе Моунт Схарп. Свемирски магазин, септембар 2014.
Хеликоптер би могао да буде „извиђач“ за Марс ровере. НАСА Лабораторија за млазни погон. 22. јануара 2015.
Луди инжењеринг: Марс хеликоптер. НАСА лабораторија за млазни погон.
Радозналост - Марс Сциенце Лаборатори, НАСА.
Марс - Будући ровер планови. НАСА
