Živé vysílání

Milníky, úskalí a cíle autonomního vrtulníku

Mrazivé noci a řídká atmosféra

V oblasti kráteru Jezero, kde vědecká mise vozítka Perseverance a testování letu Ingenuity probíhají, jsou extrémně mrazivé noci. Teplota během nich dosahuje -90 stupňů Celsia. Přežít marsovské noci se tak stalo jedním z prvních testů celého experimentu. Zabránit destrukci mrazem mají jednak odolné materiály použité při konstrukci dronu, ale i ohřevné zařízení, které udržuje stroj v optimální teplotě. První zkouška proběhla během prvního dubnového víkendu, kdy se vrtulník Ingenuity definitivně oddělil od vozítka Perseverance, z nějž do té doby čerpal veškerou energii. Teď se již musí spoléhat na vlastní solární panely. „Potvrdilo se nám, že má dobrou izolaci, správné zahřívání a dostatek energie v bateriích na to, aby přežil studené noci, což je velkým úspěchem našeho týmu,“ uvedla MiMi Aungová, šéfka projektu Ingenuity.

Členové řídícího týmu Ingenuity z Jet Propulsion Laboratory vysvětlují okolnosti a obtíže vývoje autonomního vrtulníku a též i cíle, kterých chtějí dosáhnout pomocí testovacích letů na rudé planetě.

Jinou překážkou, tentokrát už pro samotné létání, je jen asi jedno procento hustoty marsovské atmosféry ve srovnání s domovskou Zemí. Tato extrémně řídká atmosféra klade velké energetické nároky na vytvoření dostatečného vztlaku, potřebného pro to, aby se malý vrtulník dokázal odlepit od povrchu Marsu a byl schopen letu. Listy rotoru jsou proto například větší, než je obvyklé v podmínkách naší planety. Dále bylo nutné, aby se otáčely rychleji, než je potřeba pro uskutečnění letu na Zemi. Čím mohou naopak podmínky rudé planety letu pomoci, je asi třetinová gravitace ve srovnání s naší planetou. To umožňuje při určené rychlosti otáčení rotoru zvednout o něco více hmoty. Vývoj stroje, který je ultralehký a zároveň vyžaduje dostatek energie ze solárního zdroje, trval technickému týmu JPL šest let.

Vrtulník Ingenuity bude schopen pořizovat snímky během letu, nicméně jeho cíle nejsou vědecké. Vrtulník proto nemá zabudované žádné vědecké přístroje, na rozdíl od vozítka Perseverance, na jehož „břichu“ absolvoval 473 milionů kilometrů dlouhou cestu kosmického letu na Mars. Vozítko bude vrtulník po dobu zkušebních letů „pozorovat“ z bezpečné vzdálenosti a bude obstarávat i komunikaci s řídícím týmem na Zemi. Ingenuity se podle plánů pokusí až o pět testovacích letů v rámci demonstračního období, které je stanoveno na 30 marsovských dnů (tedy 31 dní na Zemi).

První, klíčový let byl z hlediska letových možností velmi jednoduchý: autonomní vrtulník se vznesl do výšky cca tři metry a po chvíli opět dosednul na přistávací plošině. Při dalších pokusech se bude dráha letu rozšiřovat, Ingenuity se vznese výš a bude zkoušet létat desítky metrů v horizontální poloze, případně přistát mimo běžnou přistávací plochu.

Každý úspěšný pokus umožní řídícímu týmu rozšířit dráhu následujícího letu. A naopak pokud daná mise nesplní očekávání, tým se může rozhodnout let zopakovat v tom samém plánu. Vrtulník bude přitom startovat z letiště o celkové ploše 10 x 10 metrů a na toto místo se bude i vracet. Inženýři týmu nepočítají s tím, že by stroj byl ve vzduchu zpravidla déle než 90 sekund při každém letu.

Každý úspěšný pokus umožní řídícímu týmu rozšířit dráhu následujícího letu. Naopak, pokud daná mise nesplní očekávání, tým se může rozhodnout let zopakovat v tom samém plánu. Vrtulník bude přitom startovat z letiště o celkové ploše 10 x 10 metrů a na toto místo se bude i vracet. Inženýři týmu přitom nepočítají s tím, že by stroj byl ve vzduchu zpravidla déle než 90 sekund při každém letu.

Vzhledem k několikaminutovému zpoždění v meziplanetární komunikaci nebude řídící tým JPL moci vrtulník při testovacích letech ovládat ze Země napřímo joystickem nebo kontrolovat průběžné technické údaje během samotného letu. Všechny informace o jeho úspěšnosti či neúspěšnosti dostanou inženýři až po ukončení celého letového pokusu. Helikoptéra bude tedy muset dělat některá vlastní „rozhodnutí“. Během samotného letu tak bude například analyzovat data snímaná senzory a snímky okolního terénu a vyhodnocovat, zda zůstat na předem naprogramované dráze letu.

Vrtulník bude startovat z letiště o celkové ploše 10 x 10 metrů a na toto místo se bude zpravidla též vracet. Na místo jej dopravilo vozítko Perseverance a poté se přesunulo do bezpečné vzdálenosti mimo letovou plochu, odkud bude samotný let „pozorovat“, pořizovat snímky a pomáhat s komunikací se Zemí.

Hustota atmosféry Marsu je extrémně nízká. Odpovídá podmínkám ve výši 30 km nad Zemí

Vzhledem k extrémně nízké hustotě atmosféry rudé planety se vzlétnutí na povrchu Marsu přirovnává k létání ve výšce 30 000 m nad zemským povrchem, tedy ve výšce, které nikdy dosavadní vrtulníky nedosáhly. V praxi zpravidla vrtulníky nelétají výš než 3000 metrů nad mořem a běžná letová hladina pro dopravní letadla nepřekračuje 13 000 metrů nad mořem. Extrémních výšek dosáhlo například proudové průzkumné letadlo Lockheed SR-71, známé jako Blackbird, s nímž v roce 1976 pilot dosáhl rekordu, když za vysoké rychlosti letěl ve výšce 25 900 metrů nad mořem.

Otevírání nových možností

„Budeme se učit po celou dobu postupu a náš tým bude schopen přidat v budoucnu další dimenze do způsobu výzkumu jiných těles,“ uvádí MiMi Aungová, šéfka projektu vrtulníku Ingenuity. Naznačuje tak, co může testování létání na Marsu přinést do budoucna.

Pokud budou technologie použité pro první let na Marsu úspěšné, otevřou dveře dalšímu vývoji budoucích pokročilejších vzdušných strojů pro další robotické či lidské mise na Mars. Budoucí vrtulník by tak mohl mít daleko větší možnosti ohledně průzkumu obtížně přístupných míst v terénu rudé planety, které nejde zachytit ze satelitů na orbitě či které jsou obtížně přístupné pro operující vozítka. Uvažuje se též o možnosti, že by budoucí helikoptéra mohla již přenášet z místa na místo lehký náklad.

Perseverance rover