NASA готовит к запуску первый марсианский вертолет Ingenuity. Он исследует районы, недоступные марсоходу Preservance

Компании Qualcomm Government Technologies и Qualcomm CDMA Technologies, входящие в состав Qualcomm Technologies, раскрыли подробности о решениях, которые сделали возможным первый управляемый полет на другой планете и легли в основу марсианского вертолета Ingenuity. Партнером Qualcomm в этом проекте выступила Лаборатория реактивного движения NASA (NASA Jet Propulsion Labs, JPL).

Уже в апреле 2021 года беспилотник Ingenuity, расположенный на борту марсохода Preservance, поднимется над поверхностью Марса и совершит небольшой перелет для съемки местности. За 30 солов (около одного земного месяца) Ingenuity должен совершить до пяти испытательных полетов.

Марсианский вертолет будет исследовать районов, недоступные для марсохода. Это откроет новые возможности для исследований, позволит получать изображения высокого разрешения и, благодаря большой скорости перемещения, исследовать обширные площади планеты.

Для создания марсианского вертолета потребовалось больше 6 лет

Беспилотник Ingenuity, созданный на базе Qualcomm Flight Platform

Разработка марсианского вертолета началась еще в 2014 году. Учитывая важность миссии и сложность условий, в которых должен работать аппарат, в этом проекте не существовало незначительных технических деталей, поскольку цена даже малейшей ошибки была чрезвычайно высока.

Платформа Qualcomm Flight Platform, которая и легла в основу Ingenuity, полностью соответствует жесточайшим требованиям к функционированию марсианского вертолета, которые предъявляют суровые условия на Красной планете. И хотя изначально Qualcomm Flight не предназначалась для внеземных полетов, однако в нее еще на этапе проектирования был заложен серьезный потенциал автономного функционирования, который вполне подошел на роль базы для решения полетных задач в условиях Марса.

Основной трудностью стало обеспечение функционирования Ingenuity и управления им на огромном расстоянии. Дело в том, что радиосигналы для управления аппаратом передаются с Земли через миллионы километров, поэтому им требуется от 3 до 22 минут, чтобы достичь вертолета. В таких условиях управление в реальном времени становится невозможным, но все еще можно передавать беспилотнику инструкции для автономной работы.

Автономная система такого рода должна обладать достаточно высокой вычислительной мощностью и при этом потреблять мало энергии, поскольку основная часть энергии вертолета будет расходоваться на систему обогрева электроники, которая спасает аппарат в крайне холодных условиях Марса.

Помимо этого, полет в крайне разреженной атмосфере потребует от Ingenuity огромных усилий и энергозатрат, поскольку потребуется чрезвычайно высокие обороты винтов. Однако ресурсов Qualcomm Flight Platform оказалось достаточно для решения и этой проблемы

Также специалистов JPL при выборе робототехнической платформы волновали вопросы марсианской радиации и атмосферных условий. Экстремальные значения и циклические изменения температуры ведут к быстрому изнашиванию деталей, а отдельные виды космического излучения пагубно влияют на полупроводниковые приборы. Поэтому необходимы было тщательное тестирование на устойчивость к космическим условиям. Проведенные специалистами JPL тесты показали, что Qualcomm Flight вполне способна обеспечить успешное проведение полетов в условиях другой планеты.

Qualcomm Flight используется не только в вертолете, но и в коммуникационной системе марсохода Preservance. Вычислительные мощности платформы задействуются для обработки снимков, сделанных камерой вертолета. Таким образом, вертолет и марсоход работают в тандеме, отбирая и подготавливая изображения с максимальным качеством для передачи их команде JPL в Центр управления.

В Qualcomm Flight реализованы опции, типичные для современных потребительских дронов. Это видеосъемка в формате 4K UHD, гетерогенные мобильные вычисления, навигация с применением методов визуальной инерционной одометрии, а также система поддержания заданных полетных параметров.

Сейчас Preservance и Ingenuity находятся в кратере Джезеро, куда успешно приземлились в феврале 2021 года. После окончания полета беспилотника, марсоход сосредоточится на основной миссии – поиске признаков жизни на Марсе. Аппарат изучит грунт, проведет исследования климатических условий, а также попытается получить кислород. Все собранные образцы отправятся обратно на Землю в 2031 году.