NASA-in laboratorij za mlazni pogon nedavno je objavio da razvija mali bespilotni helikopter za pronalazak putova za buduće Mars rovere. Zašto bi Mars roverima trebao takav robot? Odgovor je da je vožnja Marsom zaista teška.
Ovdje na Zemlji, roboti koji istražuju vulkanske naplatke ili pomažu spasiocima mogu se upravljati daljinskim upravljačem, upravljačkom palicom. To je zbog toga što radio signali gotovo odmah stižu do robota iz njegovog kontrolnog centra. Vožnja mjesecom nije mnogo teže. Radio signalima koji putuju brzinom svjetlosti potrebno je otprilike dvije i pol sekunde da bi mogli krenuti natrag na Mjesec i natrag. Ovo kašnjenje nije dovoljno dugo da ozbiljno ometa vožnju na daljinskom upravljaču. U 1970. sovjetski kontrolori su vozili Luverhodov lunahod na ovaj način, uspješno istražujući više od 40 km lunarnog terena.
Vožnja Marsom puno je teža, jer je toliko dalje. Ovisno o svom položaju u odnosu na Zemlju, signalima može biti potrebno 8 do 42 minuta za kružno putovanje. Unaprijed programirane upute moraju se poslati roveru, koji potom izvršava sam. Svaka marsovska vožnja zahtijeva sate pažljivog planiranja. Inženjeri pažljivo pregledavaju stereo slike snimljene roverovim navigacijskim kamerama. Slike sa svemirskih letjelica u orbiti oko Marsa ponekad daju dodatne informacije.
Rover se može programirati za jednostavno izvršavanje popisa vozačkih naredbi poslanih sa Zemlje ili može koristiti slike snimljene svojim navigacijskim kamerama i obrađivati ih na ugrađenim računalima za mjerenje brzine i otkrivanje prepreka ili opasnosti. Čak može zacrtati vlastiti siguran put do određenog cilja. Pogon na temelju uputstava s terena su najbrži.
Mars istraživačkih roverskih duha i prilika mogao bi se ovim putem voziti i do 124 metra u sat vremena. To odgovara otprilike duljini terena američkog nogometa. Ali ovaj je način bio i najmanje siguran.
Kad se rover aktivno vodi svojim kamerama, napredak je sigurniji, ali mnogo sporiji zbog potrebne obrade slike. Može napredovati za samo 10 metara na sat, što je otprilike udaljenost od ciljane linije do linije 10 dvorišta na igralištu američkog nogometa. Ova se metoda mora koristiti kad god rover nema jasan prikaz rute koja je naprijed, što je često slučaj zbog grubog i brdovitog terena.
Od početka 2015. godine, najudaljenija znatiželja koju je vozio u jednom danu iznosi 144 metra. Prilika je najduža dnevna vožnja bila 224 metra, udaljenost dužine dva terena američkog nogometa.
Ako bi kontrolori tla mogli bolje vidjeti stazu koja je pred vama, mogli bi osmisliti upute koje budućem roveru mogu sigurno sigurno voziti puno dalje u jednom danu.
Tu dolazi ideja o bespilotnom helikopteru. Helikopter može letjeti ispred rovera svaki dan. Slike napravljene s njezine zračne tačke bile bi od neprocjenjive važnosti za zemaljske kontrolere za identificiranje točaka znanstvenog interesa i planiranje ruta za vožnju tamo.
Letjeti helikopterom na Marsu predstavlja posebne izazove. Jedna je prednost što je marsovska gravitacija samo 38% jaka kao zemaljska kako helikopter ne bi trebao generirati toliko dizanja kao jedna te ista masa na Zemlji. Lopatice propelera helikoptera stvaraju dizanje gurajući zrak prema dolje. To je teže učiniti na Marsu nego na Zemlji, jer je marsovska atmosfera stotinu puta tanja. Da bi istisnuli dovoljno zraka, lopatice propelera trebalo bi se vrtjeti vrlo brzo, ili biti vrlo velike.
Kopter mora biti u stanju letjeti samostalno, koristeći prethodne upute, održavajući stabilan let po unaprijed određenoj ruti. Mora se prizemljiti i uzletjeti više puta na stjenovitom marsovskom terenu. Konačno, mora biti u stanju preživjeti teške uvjete Marsa gdje temperatura svake večeri pada na 100 stupnjeva Farenheita ili se spušta.
JPL inženjeri dizajnirali su kopter s masom od 1 kilogram; maleni djelić mase 900 kg rovera Curiosity. Oštrice propelera prostiru se na 1,1 metar od vrha lopatice i mogu se okretati pri 3400 okretaja u minuti. Tijelo je otprilike veličine kutije tkiva.
Kopter je na solarni pogon, a disk solarnih ćelija svaki dan skuplja dovoljno energije za napajanje leta od dvije do tri minute i grijanje vozila noću. U tom vremenu može letjeti oko pola kilometra, skupljajući slike za prijenos na kontrolu tla, kako se kreće. Inženjeri očekuju da će izviđanje okupljanja bespilotnih dronova biti neprocjenjivo pri planiranju roverskih pogona, udvostručujući udaljenost kojom se može preći dan.
Reference i daljnje čitanje:
Zahvaljujući Marku Maimoneu iz NASA-inog laboratorija za mlazni pogon na informacijama o dnevnim udaljenostima znatiželje i mogućnosti.
J. J. Biesiadecki, P. C. Leger i M. W. Maimone (2007), „kompromisi između usmjerene i autonomne vožnje na Marsovim istraživačim roverima“, International Journal of Robotics Research, 26 (1), 91-104
E. Howell, Prilika Mars rover putuje se 41 kilometar prema „Dolini maratona“, časopis Space Space, prosinac 2014.
T. Reyes, Nevjerojatno putovanje, rover Mars Curiosity stiže do baze Mount Sharp. Svemirski magazin, rujan 2014.
Helikopter bi mogao biti „izviđač“ za Mars veslače. NASA Laboratorij za mlazni pogon za medije. 22. siječnja 2015.
Ludi inženjering: Mars helikopter. NASA-in laboratorij za mlazni pogon.
Radoznalost - Mars Science Laboratory, NASA.
Mars - Budući rover planovi. NASA
