To Ingenuity της NASA στον Άρη αντιμετώπισε σοβαρό πρόβλημα στην έκτη πτήση του, εξαιτίας της κάμερας του!


To Ingenuity της NASA στον Άρη αντιμετώπισε σοβαρό πρόβλημα στην έκτη πτήση του, εξαιτίας της κάμερας του!

Το ελικόπτερο της NASA που έχει γράψει ιστορία στον πλανήτη Άρη, είχε μία πολύ δύσκολη στιγμή κατά την διάρκεια της έκτης πτήσης του.

Συγκεκριμένα την 91η ημέρα του Άρη, ή sol, της αποστολής του Perseverance rover της NASA, το Ingenuity Mars Helicopter πραγματοποίησε την έκτη πτήση του.

Η πτήση είχε σχεδιαστεί για να δείξει δυνατότητες αεροφωτογραφίας λαμβάνοντας στερεοφωνικές εικόνες μιας περιοχής ενδιαφέροντος προς τα δυτικά. Το Ingenuity διατάχθηκε να ανέβει σε υψόμετρο 10 μέτρων πριν κινηθεί 150 μέτρα στα νοτιοδυτικά με ταχύτητα 9 mph (4 μέτρα ανά δευτερόλεπτο). Σε αυτό το σημείο, επρόκειτο να μεταβεί 15 μέτρα προς τα νότια, τραβώντας φωτογραφίες προς τα δυτικά και, στη συνέχεια να πετάεξι άλλα 50 μέτρα βορειοανατολικά πριν προσγειωθεί.

Η τηλεμετρία από την έκτη πτήση δείχνει ότι το πρώτο σκέλος των 150 μέτρων της πτήσης έγινε χωρίς κανένα πρόβλημα. Αλλά προς το τέλος αυτού του σκέλους, συνέβη κάτι: Το Ingenuity άρχισε να προσαρμόζει την ταχύτητά του και να γέρνει μπρος-πίσω σε ένα ταλαντωμένο μοτίβο. Αυτή η συμπεριφορά παρέμεινε καθ ‘όλη την υπόλοιπη πτήση. Πριν από την ασφαλή προσγείωση, οι αισθητήρες επί του σκάφους υπέδειξαν ότι το αεροσκάφος αντιμετώπισε ανωμαλίες και προβλήματα στην κατανάλωση ενέργειας.

Αυτή η ακολουθία εικόνων – που τραβήχτηκε στις 22 Μαΐου 2021, από την κάμερα πλοήγησης στο ελικόπτερο Ingenuity Mars της NASA – απεικονίζει τα τελευταία 29 δευτερόλεπτα της έκτης πτήσης του. Ο ρυθμός καρέ είναι 3,3 καρέ ανά δευτερόλεπτο έως ότου το Ingenuity ξεκίνησε την τελική του κατάβαση στην επιφάνεια, οπότε κατέγραψε ένα καρέ κάθε δύο δευτερόλεπτα.

Πώς το Ingenuity εκτιμά την κίνηση

Ενώ είναι στον αέρα, το Ingenuity παρακολουθεί την κίνησή του χρησιμοποιώντας μια ενσωματωμένη μονάδα μέτρησης (IMU). Η IMU μετρά τις επιταχύνσεις και τους ρυθμούς περιστροφής του Ingenuity. Με την ενσωμάτωση αυτών των πληροφοριών με την πάροδο του χρόνου, είναι δυνατή η εκτίμηση της θέσης, της ταχύτητας και της στάσης του ελικοπτέρου (πού είναι, πόσο γρήγορα κινείται και πώς προσανατολίζεται στο χώρο). Το ενσωματωμένο σύστημα ελέγχου αντιδρά στις εκτιμώμενες κινήσεις προσαρμόζοντας γρήγορα τις εισόδους ελέγχου (με ρυθμό 500 φορές ανά δευτερόλεπτο). Εάν το σύστημα πλοήγησης βασιζόταν μόνο στην IMU, δεν θα ήταν πολύ ακριβές, μακροπρόθεσμα: Τα σφάλματα θα συσσωρευόταν γρήγορα και το ελικόπτερο τελικά θα έχανε τον δρόμο του.

Για να διατηρηθεί καλύτερη ακρίβεια με την πάροδο του χρόνου, οι εκτιμήσεις που βασίζονται στην IMU διορθώνονται ονομαστικά σε τακτική βάση, και εδώ μπαίνει στην εξίσωση η κάμερα πλοήγησης του Ingenuity. Για την πλειοψηφία του χρόνου που είναι στον αέρα, οι navcams που βλέπουν προς τα κάτω βγάζουν 30 φωτογραφίες το δευτερόλεπτο, της επιφάνειας του Άρη και τις μεταδίδουν αμέσως στο σύστημα πλοήγησης του ελικοπτέρου. Κάθε φορά που φθάνει μια εικόνα, ο αλγόριθμος του συστήματος πλοήγησης εκτελεί μια σειρά ενεργειών: Πρώτον, εξετάζει τη χρονική σήμανση που λαμβάνει μαζί με την εικόνα για να προσδιορίσει πότε λήφθηκε η εικόνα. Στη συνέχεια, ο αλγόριθμος κάνει μια πρόβλεψη για το τι θα έπρεπε να βλέπει η κάμερα εκείνη τη συγκεκριμένη χρονική στιγμή, όσον αφορά τα χαρακτηριστικά της επιφάνειας που μπορεί να αναγνωρίσει από προηγούμενες εικόνες που είχαν ληφθεί στιγμές πριν (συνήθως λόγω των χρωματικών παραλλαγών και των προεξοχών, όπως βράχοι και κυματισμοί άμμου ). Τέλος, ο αλγόριθμος εξετάζει πού εμφανίζονται πραγματικά αυτά τα χαρακτηριστικά στην εικόνα. Ο αλγόριθμος πλοήγησης χρησιμοποιεί τη διαφορά μεταξύ των προβλεπόμενων και των πραγματικών θέσεων για να διορθώσει τις εκτιμήσεις της θέσης, της ταχύτητας και της θέσης του.

Η ανωμαλία της έκτης πτήσης

Περίπου 54 δευτερόλεπτα κατά την πτήση, παρουσιάστηκε σφάλμα στον αγωγό εικόνων που μεταδόθηκαν από την κάμερα πλοήγησης. Αυτή η δυσλειτουργία προκάλεσε την απώλεια μιας μεμονωμένης εικόνας, αλλά το πιο σημαντικό, είχε ως αποτέλεσμα την παράδοση όλων των μεταγενέστερων εικόνων πλοήγησης με ανακριβείς χρονικές σημάνσεις. Από εδώ και πέρα, κάθε φορά που ο αλγόριθμος πλοήγησης εκτελούσε μια διόρθωση βάσει μιας εικόνας πλοήγησης, λειτουργούσε βάσει λανθασμένων πληροφοριών σχετικά με το πότε λήφθηκε η εικόνα. Οι προκύπτουσες ασυνέπειες υποβάθμισαν σημαντικά τις πληροφορίες που χρησιμοποιήθηκαν για την πτήση του ελικοπτέρου, με αποτέλεσμα οι εκτιμήσεις να “διορθώνονται” συνεχώς για να εξηγούν τα φανταστικά λάθη. Ακολούθησαν μεγάλες ταλαντώσεις.

Παρόλο που αντιμετώπισε αυτήν την ανωμαλία, το Ingenuity μπόρεσε να διατηρήσει την πτήση και να προσγειωθεί με ασφάλεια στην επιφάνεια σε απόσταση περίπου 5 μέτρων από την προβλεπόμενη τοποθεσία προσγείωσης. Ένας λόγος που μπόρεσε να το κάνει είναι η σημαντική προσπάθεια που έχει καταβληθεί για να διασφαλιστεί ότι το σύστημα ελέγχου πτήσης του ελικοπτέρου έχει άφθονο «περιθώριο σταθερότητας»: Σχεδιάσαμε το Ingenuity για να ανέχεται σημαντικά σφάλματα χωρίς να γίνει ασταθές, συμπεριλαμβανομένων των σφαλμάτων στο χρονοδιάγραμμα. Αυτό το ενσωματωμένο περιθώριο δεν ήταν πλήρως απαραίτητο στις προηγούμενες πτήσεις του Ingenuity, επειδή η συμπεριφορά του οχήματος ήταν σύμφωνα με τις προσδοκίες μας, αλλά αυτό το περιθώριο βοήθησε στη διάσωση στην έκτη πτήση.

Μια άλλη απόφαση σχεδιασμού που έπαιξε επίσης ρόλο στη βοήθεια της προσεδάφισης του Ingenuity με ασφάλεια είναι ότι κατά την τελευταία φάση καθόδου δεν χρησιμοποιούνται οι εικόνες από την κάμερα πλοήγησης ώστε να διασφαλιστούν ομαλές και συνεχείς εκτιμήσεις της κίνησης του ελικοπτέρου κατά τη διάρκεια αυτής της κρίσιμης φάσης. Αυτή η απόφαση σχεδιασμού απέδωσε επίσης κατά τη διάρκεια της έκτης πτήσης. Το Ingenuity αγνόησε τις εικόνες της κάμερας στις τελευταίες στιγμές της πτήσης, σταμάτησε να ταλαντεύεται, ίσιωσε και προσεδαφίστηκε με την ταχύτητα που είχε σχεδιαστεί.

Κοιτάζοντας τη μεγαλύτερη εικόνα, η έκτη πτήση έληξε με ασφάλεια επειδή ορισμένα υποσυστήματα – το σύστημα ρότορα, οι ενεργοποιητές και το σύστημα ισχύος – ανταποκρίθηκαν στις αυξημένες απαιτήσεις για να κρατηθεί το ελικόπτερο στον αέρα. Ενώ η πτήση αποκάλυψε μια ευπάθεια χρονισμού που θα πρέπει τώρα να αντιμετωπιστεί, επιβεβαίωσε επίσης την ευρωστία του συστήματος με πολλούς τρόπους.

Η NASA έχει τα δεδομένα πτήσης που θα αναλυθούν προσεκτικά και θα αποτελέσουν σημαντικές πληροφορίες για τις μελλοντικές αποστολές ελικοπτέρων στον Άρη.

  • H εικόνα στην αρχή του άρθρου απεικονίζει το Ingenuity στις 23 Μαΐου 2021 – την επόμενη ημέρα από την έκτη πτήση της – και βγήκε από την Mastcam-Z πάνω στο Perseverance rover.

Στηρίξτε το pttlgr και την προσπάθεια μας για έγκυρη και άμεση ενημέρωση ακολουθώντας μας
σε Instagram, YouTube και Facebook!

Ακολουθήστε το pttlgr στα Google News, εδώ!

Δες την εβδομαδιαία μας φωτογραφική εκπομπή Angle of View στο YouTube ή άκουσε την ως Podcast σε Spotify, Google ή Apple!

Πριν φύγετε δείτε

ΔΕΙΤΕ ΑΚΟΜΑ

Πηγή:

NASA
author
Βάιος Βήτος

Ο Βάιος Βήτος είναι επαγγελματίας φωτογράφος και λάτρης της φωτογραφίας. Εκτός της επαγγελματικής του ιδιότητας ως φωτογράφος στο παρελθόν έχει εργαστεί για πολλά χρόνια στον τομέα του λιανικού εμπορίου φωτογραφικού εξοπλισμού αποκτώντας πολύτιμες γνώσεις για το αντικείμενο. Δημιούργησε το pttlgr με σκοπό την καθημερινή έγκυρη ενημέρωση για οτιδήποτε έχει σχέση με την φωτογραφία.

Ποιά είναι η γνώμη σου;

Σας παρακαλούμε να σχολιάζετε με σεβασμό στους συνομιλητές σας και να χρησιμοποιείτε την ελληνική γλώσσα και όχι greeklish (παρά μόνο στην περίπτωση που δεν μπορείτε λόγω ρυθμίσεων του Η/Υ). Επίσης αποφεύγετε να γράφετε τα σχόλια σας με κεφαλαία γράμματα. Όλα τα σχόλια περνάνε από έλεγχο πριν την δημοσίευση τους, οπότε πρέπει να περιμένετε για να εγκριθεί το σχόλιο σας.