Share This
Связаться со мной
Крути в низ
Categories
//Оператор марсианского вертолёта «Индженьюити» рассказал о подготовке к миссии и проблемах проекта

Оператор марсианского вертолёта «Индженьюити» рассказал о подготовке к миссии и проблемах проекта

09.04.2021Category : My Habr

operator marsianskogo vertoljota indzhenjuiti rasskazal o podgotovke k missii i problemah proekta b0e0d93 - Оператор марсианского вертолёта «Индженьюити» рассказал о подготовке к миссии и проблемах проекта

Вертолет «Индженьюити» на поверхности Марса. Источник фото: бортовая камера Mastcam-Z на марсоходе «Персеверанс». На солнечной панели уже есть марсианская пыль. Штатного механизма ее расчистки в режиме стоянке не предусмотрено.

8 апреля 2021 года главный оператор марсианского вертолёта «Индженьюити» Ховард Грип (Håvard Grip) рассказал изданию IEEE Spectrum о подготовке к первому полету мультикоптера на другой планете и проблемах проекта, которые возникли на Земле во время различных испытаний.

Грип пояснил, что его работа — это управление системой управления полетом, чтобы вертолет делал то, что хочет НАСА, но сам.

Сотрудник лаборатории реактивного движения NASA (Jet Propulsion Laboratory, JPL) в процессе подготовки к этой миссии провели несколько сотен тысяч симуляций, чтобы быть уверенными, что вертолет сам справиться со всеми трудностями и выполнит хотя бы часть из заложенных в его программу полетов. Размещение БПЛА на Марсе делает невозможным ручное или даже контролирующее управление из-за большой временной задержки (от 11 до 24 минут).

Основная проблема, с которой столкнулись в НАСА — воспроизведение условий марсианской атмосферы для маленького 1,8 кг вертолета. Лаборатория реактивного движения рассчитывала различные инженерные модели поведения БПЛА в марсианских атмосферных условиях. НАСА использовало специальный трос, чтобы имитировать гравитацию Марса, запускала вертолет в барокамере, но нет никакого способа точно узнать, как именно все пройдет, пока не будут получены реальные данные с Марса.

Грип рассказал, что в JPL разработали симуляцию вертолета Марса на основе системы многотельного моделирования, которая также была разработана в JPL — это проект под названием DARTS/DSHELL. Эта система разрабатывалась в JPL около 30 лет и использовалась в ряде космический миссий.

Сначала сотрудники JPL смоделировали новую систему ротора и несколько аэродинамических решений, в ходе разработки которых им помогали специалисты по винтокрылым аппаратам из NASA Ames и NASA Langley.

На создание первого боевого прототипа с полноразмерным ротором ушло несколько месяцев. Потом начались первые тесты в барокамере. НАСА разработало несколько тестов для проверки первых наработок JPL по вертолету. Причем эти испытания проводились до того, как JPL начали работать с системой управления вертолетом. Первоначальный план был такой — понять возможности системы, выяснить истинные свойства полученной в реальности модели, ее динамику по сравнению с тем, что было в расчетной среде. Потом прототип вертолета претерпел несколько изменений, пока не обрел текущую форму.

После принятия окончательной формы вертолета начались испытания его системы управления. Специалисты JPL обучали БПЛА взлетать с различной поверхности, использовать бортовую навигационную камеру, управлять полетом автономно. Эти тесты проводились многократно, причем совместно с симуляциями, где НАСА их отрабатывало до тысячи раз подряд, набирая новые данные для статистики в тех частях миссии, где еще была большая неопределенность.

НАСА моделировало: шум, ветер и его вариации, срывы изображения камеры, различные помехи в атмосфере, движение по пересеченной местности, отказ части датчиков, работу датчиков за пределами их возможностей, аварийную посадку без разрушения вертолета на неровную поверхность.

В процессе проведения испытаний НАСА обнаружило, что динамика ротора была совершенно иной для вертолета на Марсе, в частности, в отношении того, как ротор реагирует на изгиб лопастей вверх и вниз, потому что они не были совсем жесткими. Это движение очень важно при полете и влияет на общую динамику вертолета. Оказалось, что на Марсе этот параметр затухает гораздо меньше, чем на Земле. JPL пришлось компенсировать в своих расчетах это малозатухающее колебание. В противном случае на Марсе возникла бы проблема с контролем вертолета — реакция на управление стала бы очень вялой. В итоге специалисты НАСА пересмотрели конструкции лопастей, чем были установлены на первом прототипе. Они спроектировали для вертолета чрезвычайно легкий и жесткий тип ротора.

Видео с процессом создания марсианского вертолета и тестирования различных его прототипов.

В процессе работы с прототипами НАСА пыталось воспроизвести вертолетом достаточную подъемную силу для Марса. Но поначалу получились в итоге очень быстрые и прыгающие, а не летающие модели. Ими было очень трудно управлять. У первого прототипа было циклическое управление только на нижнем роторе. После нескольких испытаний НАСА добавило циклическое управление также и на верхний ротор, что стабилизировало вертолет и его систему управления. Также в систему управления вертолетом были добавлены дополнительные контролирующие датчики.

НАСА планирует далее совершенствовать систему симуляции для марсианских мультикоптеров. Инженеры JPL с нетерпением ждут первых боевых полетных данных с датчиков «Индженьюити».

Сотрудники JPL рассказывают о вертолете «Индженьюити». На переднем плане стоит копия вертолета.

Первый полет марсианского вертолета должен состояться вечером 11 апреля. Планируется, что он будет продолжаться около 30 секунд, а скорость вращения его двух лопастей в процессе старат достигнет 2 537 оборотов в минуту. БПЛА запрограммирован самостоятельно подняться вертикально на несколько метров, зависнуть и потом мягко опуститься обратно на поверхность. Текущая программа вертолета: набор высоты со скоростью 1 метр в секунду до потолка в 3 метра, потом будет 30-ти секундное зависания на высоте 3 метра с небольшим вращением на месте, плавный спуск на поверхность. Первые кадры об этом полете сотрудники НАСА получат и опубликуют уже 12 апреля. Марсоход «Персеверанс» также будет наблюдать за полетом вертолета на удалении.

Если «Индженьюити» справится с этим, то эта миссия будет считаться в НАСА успешной. В течение следующих нескольких недель будут еще полеты, но все, что нужно JPL — это один первый успешный полет, чтобы доказать, что автономный вертолет на Марсе может выполнять свои задачи.

4 апреля вертолет «Индженьюити» в штатном режиме отделился от марсохода и десантировался с высоты 10 см от его брюха на поверхность планеты.

5 апреля НАСА сообщило, что вертолет успешно пережил первую марсианскую ночь в автономном режиме. Его бортовые системы выдержали внешнюю температуру около -90°C. Сейчас вертолет самостоятельно заряжает свои батареи и готовится к первому полету.

7 апреля 2021 года НАСА опубликовало селфи марсохода «Персеверанс» вертолетом «Индженьюити». Тогда же стало известно, что вертолет впервые в тестовом режиме совершил вращение лопастями на Марсе.

  • 6 views
  • 0 Comment

Leave a Reply

Ваш адрес email не будет опубликован.

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.

Свежие комментарии

    Рубрики

    About Author 01.

    blank
    Roman Spiridonov

    Моя специальность - Back-end Developer, Software Engineer Python. Мне 39 лет, я работаю в области информационных технологий более 5 лет. Опыт программирования на Python более 3 лет. На Django более 2 лет.

    Categories 05.

    © Speccy 2022 / All rights reserved

    Связаться со мной
    Close