Podczas szóstego lotu marsjańskiego drona Ingenuity doszło do niebezpiecznej sytuacji, która groziła utratą maszyny. Przeczytaj, jak skończyła się przygoda Ingenuity.
22 maja (czyli 91. dnia marsjańskiego misji łazika Perseverance) marsjański dron Ingenuity wykonywał swój szósty lot na Czerwonej Planecie. W jego trakcie miał on rozszerzyć zakres swoich możliwości. Jego zadaniem było wzbicie się na wysokość 10 metrów i przelecenie 150 metrów w poziomie z prędkością 4 metrów na sekundę. Następnie miał przemieścić się kolejne 65 metrów i wylądować. Jak jednak pokazują dane telemetryczne, tym razem nie wszystko poszło zgodnie z planem. Całą sytuacje opisał na internetowej stronie NASA Håvard Grip – główny pilot Ingenuity z Jet Propulsion Laboratory (JPL).
Chwile grozy nad Marsem
Z danych wynika, że pierwsze 150 metrów dron przeleciał bez problemów, jednak już pod sam koniec tego etapu lotu coś się wydarzyło: Ingenuity zaczął w dziwny sposób regulować swoją prędkość i przechylać się w różne strony. Tego typu zachowanie trwało do końca lotu. Przed wylądowaniem sensory na pokładzie maszyny wykazały, że dron rotował w kątach przekraczających 20 stopni, zużywając duże ilości energii.
Jak Ingenuity steruje swoim lotem?
Gdy znajduje się w powietrzu, marsjański dron cały czas śledzi trasę za pomocą inercyjnej jednostki mierzącej (inertial measurement unit – IMU). Moduł mierzy przyspieszenie drona i częstotliwość obrotu dwóch przeciwbieżnych śmigieł. Dzięki integracji danych z tych dwóch źródeł maszyna może oceniać swoją pozycję, prędkość i wysokość, czyli w czasie rzeczywistym orientuje się gdzie jest, jak szybko się porusza i jak zorientowana jest w przestrzeni. Znajdujący się na pokładzie system kontrolny dzięki odświeżaniu danych z częstotliwością 500 razy na sekundę jest w stanie reagować natychmiast na zachodzące zmiany.
Ingenuity nie lata na ślepo – liczy się czas i miejsce
Gdyby jednak system nawigacji polegał tylko na module IMU, to w dłuższej perspektywie mógłby nie być aż tak precyzyjny, jak to jest wymagane: błędy szybko by się nawarstwiły i ostatecznie dron mógłby przestać pracować. Aby dłużej zachować dokładność działania instrumentów pokładowych, dane z IMU są regularnie poprawiane. Pomaga w tym skierowana w dół kamera drona, która wykonuje 30 zdjęć marsjańskiej powierzchni na sekundę i przesyła je do systemu nawigacyjnego Ingenuity. Wówczas specjalny algorytm wykonuje serię operacji. Najpierw ocenia moment otrzymania danego zdjęcia wykonując stempel czasowy na fotografii ujęcia danego miejsca w celu określenia, gdzie i kiedy zostało wykonane. Następnie algorytm przewiduje, co aparat powinien widzieć w danej chwili, porównując ten widok ze zdjęciami sprzed chwili (określa to za pomocą charakterystycznych punktów powierzchni Marsa, jak kamienie, kolor czy wzory na piasku). Na końcu algorytm sprawdza, w którym miejscu zdjęcia charakterystyczne punkty się znajdują i wykorzystując różnicę między obecną a przewidywaną lokalizacją punktów na powierzchni dokonuje poprawek dotyczących pozycji, prędkości i wysokości lotu.
Zobacz też:
Anomalia podczas szóstego lotu
Około 54. sekundy feralnego lotu doszło do usterki w systemie dostarczania zdjęć powierzchni do systemu nawigacji. Spowodowało to utratę jednego zdjęcia, ale co ważniejsze – sprawiło też, że wszystkie kolejne fotografie otrzymały nieodpowiednie stemple czasowe. Od tej chwili za każdym razem, gdy algorytm nawigacyjny próbował wykonać korektę lotu na bazie otrzymanego zdjęcia, bazował na fałszywej informacji o tym, w którym momencie zdjęcie zostało wykonane. Spowodowane tym nieścisłości zaburzyły informacje potrzebne do sterowania lotem drona, sprawiając, że system wciąż chciał poprawiać, doprowadzając do coraz większej oscylacji maszyny.
Szczęśliwe zakończenie
Pomimo tej przygody Ingenuity był w stanie wykonać lot i bezpiecznie wylądować w miejscu odległym zaledwie 5 metrów od planowanego lądowiska. Maszyna ocalała, ponieważ jej system kontrolny posiada pewien „margines stabilizacji”. Jak wyjaśnia Håvard Grip:
„Zaprojektowaliśmy Ingenuity tak, żeby tolerował znaczące błędy, w tym te dotyczące czasu i mimo to pozostał stabilny. Ten wbudowany margines nie był potrzebny podczas poprzednich lotów drona, ponieważ zachowanie maszyny zgadzało się z oczekiwaniami, ale podczas szóstego lotu ten margines się przydał” – opowiada Håvard Grip.
Innym czynnikiem, który przyczynił się do przetrwania maszyny i jej bezpiecznego lądowania jest zaprzestanie wykorzystywania zdjęć do nawigacji podczas finałowej fazy lotu – obniżania wysokości przy podchodzeniu do lądowania – po to, żeby podczas tej krytycznej fazy przyziemienie było jak najłagodniejsze i gładkie. Dzięki temu podczas lądowania Ingenuity zignorował zdjęcia z kamery, przestał się kołysać, wyrównał wysokość i dotknął powierzchni z taką prędkością, jaką powinien.
Co dalej?
Najważniejsze jest to, że dron w żaden sposób nie ucierpiał i bezpiecznie wrócił na powierzchnię Czerwonej Planety. Obecnie, dzięki temu nieplanowanemu wydarzeniu NASA może analizować dane, których przedtem nie spodziewano się pozyskać. Zostaną one teraz sumiennie prześledzone i dzięki temu agencja ma nadzieję poszerzyć swój zasób wiedzy dotyczący lotów śmigłowych na Marsie.
Zobacz mrożące krew w żyłach nagranie z szóstego lotu Ingenuity na Marsie:
Dodaj komentarz