Melodia curentă

Titlu

Artist


Supraviețuirea la o anomalie de zbor: Ce s-a întâmplat la al șaselea zbor al Ingenuity

Scris de pe mai 29, 2021

Scris de Håvard Grip, pilot de elicopter Ingenuity Mars la Laboratorul de propulsie jet al NASA

Această imagine a lui Marte a fost luată de la înălțimea de 10 metri de elicopterul NASA Ingenuity Mars în timpul celui de-al șaselea zbor din 22 mai 2021. Imagine: NASA / JPL-Caltech.

În cea de-a 91-a zi marțiană, sau sol, a misiunii NASA 2020 Mars Perseverance, elicopterul Ingenuity Mars a efectuat al șaselea zbor. Zborul a fost conceput pentru a extinde anvelopa zborului și pentru a demonstra capacitățile de imagistică aeriană prin realizarea de imagini stereo ale unei regiuni de interes spre vest. Lui Ingenuity i s-a comandat să urce la o altitudine de 33 de picioare (10 metri)  înainte de a se deplasa 492 de picioare (150 de metri) spre sud-vest, la o viteză la sol de 4 m pe secundă. În acel moment, trebuia să se deplaseze 15 metri la sud în timp ce luau imagini spre vest, apoi să zboare încă 50 metri nord-est și să aterizeze.

 

 

Telemetria de la Flight Six arată că prima etapă de 150 de metri a zborului a decurs fără probleme. Dar spre sfârșitul acelui traseu, s-a întâmplat ceva: Ingenuity a început să-și ajusteze viteza și să se încline înainte și înapoi într-un model oscilant. Acest comportament a persistat tot restul zborului. Înainte de aterizare în condiții de siguranță, senzorii de la bord indicau că rotorul a întâmpinat oscilatii de rotaţie și inclinaţie de peste 20 de grade, fluxuri mari de date de control și creșteri bruşte ale consumului de energie.

Imagine a Ingenuity în zbor cu Navcam șase: Această secvență de imagini – realizate pe 22 mai 2021, de către camera de navigație de la bordul elicopterului NASA Ingenuity Mars – descrie ultimele 29 de secunde ale celui de-al șaselea zbor al rotorcraft-ului. Imagine: NASA / JPL-Caltech. Descărcați video ›

 

Modul în care Ingenuity estimează mișcarea

 

În timp ce se află în aer, Ingenuity ține evidența mișcării sale utilizând o unitate de măsurare inerțială la bord (UMI). UMI măsoară accelerațiile și unghiurile de rotație ale Ingenuity. Prin integrarea acestor informații în timp, este posibil să se estimeze poziția, viteza și atitudinea elicopterului (unde se află, cât de repede se mișcă și cum este orientat în spațiu). Sistemul de control de la bord reacționează la mișcările estimate prin ajustarea rapidă a intrărilor de control (cu o rată de 500 de ori pe secundă).

 

Dacă sistemul de navigație s-ar baza doar pe UMI, nu ar fi foarte precis pe termen lung: erorile s-ar acumula rapid, iar elicopterul și-ar pierde în cele din urmă calea. Pentru a menține o precizie mai bună în timp, estimările bazate pe UMI sunt corectate nominal în mod regulat, și aici intervine camera de navigație a Ingenuity. În majoritatea timpului în aer, camerele de navigaţie orientate descendent fac 30 de fotografii pe secundă suprafaței și le introduc imediat în sistemul de navigație al elicopterului. De fiecare dată când ajunge o imagine, algoritmul sistemului de navigație efectuează o serie de acțiuni: Mai întâi, examinează marcajul de timp pe care îl primește împreună cu imaginea pentru a determina când a fost realizată imaginea. Apoi, algoritmul face o predicție cu privire la ceea ce ar fi trebuit să vadă camera în acel moment, în ceea ce privește caracteristicile suprafaței pe care le poate recunoaște din imaginile anterioare realizate cu câteva momente înainte (de obicei datorită variațiilor de culoare și protuberanțelor, cum ar fi stâncile și valurile de nisip). În cele din urmă, algoritmul analizează locul în care aceste caracteristici apar de fapt în imagine. Algoritmul de navigație folosește diferența dintre locațiile prezise și cele reale ale acestor caracteristici pentru a corecta estimările sale de poziție, viteză și atitudine.

 

Ingenuity la Terenul Aerodrom

Această imagine a ingeniozității a fost făcută pe 23 mai 2021 – a doua zi după cel de-al șaselea zbor – de instrumentul Mastcam-Z la bordul rover-ului Perseverance Mars. Imagine: NASA / JPL-Caltech / ASU / MSSS.

 

Anomalia zborului șase

 

La aproximativ 54 de secunde după zbor, a apărut o eroare pe traseul de imagini livrate de camera de navigație. Această eroare a provocat pierderea unei singure imagini, dar, mai important, a dus la livrarea tuturor imaginilor de navigare ulterioare cu marcaje de timp inexacte. Din acest moment, de fiecare dată când algoritmul de navigație a efectuat o corecție bazată pe o imagine de navigație, acesta a funcționat pe baza informațiilor incorecte despre momentul în care a fost realizată imaginea. Inconsistențele rezultate au degradat semnificativ informațiile utilizate pentru a zbura cu elicopterul, ducând la estimări care sunt „corectate” în mod constant pentru a ține cont de erorile fantomă. Au urmat oscilații mari.

 

Supraviețuind anomaliei

 

În ciuda întâmpinării acestei anomalii, Ingenuity a reușit să mențină zborul și să aterizeze în siguranță la suprafață la aproximativ 5 metri de aterizarea intenționată. Unul dintre motivele pentru care a reușit acest lucru este efortul considerabil depus pentru a se asigura că sistemul de control al zborului elicopterului are o „marjă de stabilitate” amplă: am proiectat Ingenuity pentru a tolera erori semnificative fără a deveni instabil, inclusiv erori de sincronizare. Această marjă încorporată nu era pe deplin necesară în zborurile anterioare ale Ingenuity, deoarece comportamentul vehiculului era în acord cu așteptările noastre, dar această marjă a fost salvată în zborul al șaselea.

O altă decizie de proiectare a jucat, de asemenea, un rol în a ajuta Ingenuity să aterizeze în siguranță. După cum am scris mai devreme, nu mai folosim imagini ale camerei de navigație în faza finală a coborârii la aterizare pentru a asigura estimări continue ale mișcării elicopterului în această fază critică. Această decizie de proiectare a dat roade și în timpul zborului șase: Ingenuity a ignorat imaginile camerei în ultimele momente ale zborului, a încetat să oscileze, și-a stabilizat atitudinea și a atins viteza proiectată.

Privind imaginea de ansamblu, zborul al șaselea  s-a încheiat cu Ingenuity în siguranță la sol, deoarece o serie de subsisteme – sistemul rotor, dispozitivele de acționare și sistemul de alimentare – au răspuns cerințelor crescute de a menține elicopterul în zbor. Într-un sens foarte real, Ingeniosity s-a descurcat în această situație și, deși zborul a descoperit o vulnerabilitate de sincronizare care va trebui acum abordată, a confirmat, de asemenea, robustețea sistemului în mai multe moduri.

În timp ce nu am planificat intenționat un zbor atât de stresant, NASA are acum date de zbor care sondează marginile exterioare ale anvelopei de performanță a elicopterului. Aceste date vor fi analizate cu atenție în viitor, extinzând baza noastră de cunoștințe despre elicopterele care zboară pe Marte.

Sursa: https://mars.nasa.gov/technology/helicopter/status/305/surviving-an-in-flight-anomaly-what-happened-on-ingenuitys-sixth-flight/


Opiniile cititorului

Lasă un comentariu

Your email address will not be published. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *