Ein kleiner Roboterhubschrauber namens Ingenuity schrieb am Montag Geschichte in der Weltraumforschung, als er von der Marsoberfläche abhob und in der verschwommenen Luft des roten Planeten schwebte. Es war die erste Maschine von der Erde, die wie ein Flugzeug oder ein Hubschrauber auf einer anderen Welt flog.
Die Errungenschaft erweitert die lange, außergewöhnliche Bilanz der NASA-Premieren auf dem Mars.
“Wir sind zusammen auf dem Mars geflogen”, sagte MiMi Aung, die Projektmanagerin von Ingenuity, während der Feier zu ihrem Team. “Und wir haben jetzt zusammen diesen Moment der Gebrüder Wright.”
Wie der erste Flug eines Flugzeugs von Wilbur und Orville Wright im Jahr 1903 ging der Flug nicht weit oder dauerte nicht lange, aber er zeigte, was getan werden konnte. In der dünnen Atmosphäre des Mars zu fliegen war ein besonders schwieriges technisches Unterfangen, am Rande des Unmöglichen, weil es fast keine Luft gibt, gegen die man drücken könnte. Die NASA-Ingenieure verwendeten ultraleichte Materialien, sich schnell drehende Klingen und eine leistungsstarke Computerverarbeitung, um Ingenuity in Schwung zu bringen und zu verhindern, dass es abweicht und abstürzt.
Und genau wie das Wright-Flugzeug zu einer Veränderung der Art und Weise führte, wie Menschen und Güter sich um die Erde bewegen, bietet Ingenuity ein neues Transportmittel, mit dem die NASA jetzt die Geheimnisse des Sonnensystems untersuchen kann. Zukünftige Roboterforscher können mit dieser Technologie neue, unkonventionelle Formen annehmen.
“Was das Einfallsreichtumsteam getan hat”, sagte Michael Watkins, der Direktor des Jet Propulsion Laboratory der NASA, in dem der Hubschrauber während einer Pressekonferenz gebaut wurde, “gibt uns die dritte Dimension.” Sie haben uns jetzt und für immer von der Oberfläche befreit, um den Planeten zu erforschen. “
Einfallsreichtum war auch für die NASA etwas anderes – ein Projekt mit hohem Risiko und hoher Belohnung und einem bescheidenen Preis, bei dem ein Scheitern ein akzeptables Ergebnis war.
Dieser Ansatz ähnelt eher dem von flinken Raumfahrtunternehmen wie SpaceX als großen traditionellen Entwicklungsprogrammen, die alle möglichen Eventualitäten erfüllen, um eine Maschine in Originalgröße zu bauen, die beim ersten Mal funktionieren muss.
Einfallsreichtum war somit ein kleines Experiment, das mit dem Marsrover Perseverance der NASA durchgeführt wurde, aber es hat das Potenzial für einen paradigmenbrechenden Fortschritt.
Vielleicht könnte ein fortschrittlicherer Hubschrauber als Späher für einen zukünftigen Rover dienen und faszinierende Orte für genauere Studien und sichere Routen für den Rover identifizieren, um dorthin zu fahren. Oder Schwärme von Hubschraubern könnten Klippen hinauf- und hinunterfliegen, um Gesteinsschichten zu untersuchen, die zu weit entfernt oder außerhalb der Sichtweite des aktuellen Raumfahrzeugs liegen.
Derzeit gibt es keine Pläne, einen zweiten Hubschrauber auf den Mars zu bringen. Aber Bob Balaram, der Chefingenieur von Ingenuity, sagte, er und seine Kollegen hätten begonnen, Entwürfe für einen größeren Mars-Hubschrauber mit etwa der zehnfachen Masse zu entwerfen, der etwa 10 Pfund wissenschaftliche Ausrüstung tragen könne.
“Das wäre, denke ich, der gute Sweet Spot für das Design der nächsten Generation”, sagte Dr. Balaram.
Am Sonntag sendeten Missionscontroller im Jet Propulsion Laboratory der NASA in Kalifornien die Befehle für den Test an Perseverance, der im Februar auf dem Mars landete. Beharrlichkeit wiederum leitete die Befehle an Ingenuity weiter, das 200 Fuß entfernt auf flachem Gelände saß, das als Landebahn für eine Reihe von fünf Testflügen ausgewählt wurde.
Um 3:34 Uhr östlicher Zeit – es war mitten am Mars-Tag, eine halbe Stunde nach Mittag, drehte der Hubschrauber seine Rotoren wie befohlen und stieg über den Jezero-Krater in den Mars-Himmel.
An der Oberfläche des Mars ist die Atmosphäre nur 1/100 so dicht wie die der Erde, nicht viel, gegen das Hubschrauberblätter drücken können. Um genügend Auftrieb zu erzeugen, damit der vier Pfund schwere Ingenuity aufsteigen kann, mussten sich seine beiden Rotoren mit einer Breite von jeweils etwa vier Fuß mit mehr als 2.500 Umdrehungen pro Minute in entgegengesetzte Richtungen drehen.
Es schwebte etwa 30 Sekunden lang in einer Höhe von etwa 10 Fuß. Dann stieg es wieder an die Oberfläche ab.
Aber in diesem Moment wusste niemand auf der Erde – einschließlich der Menschen bei der NASA – was tatsächlich geschah. Die beiden Raumschiffe standen während des Tests nicht in Verbindung mit der Erde, und Ingenuity musste alle seine Aktionen autonom ausführen.
Es war nur drei Stunden später, als eines der anderen Mars-Raumschiffe der NASA, der Mars Reconnaissance Orbiter, über uns hinwegflog und Perseverance die Testdaten an die Erde zurücksenden konnte.
Minuten später analysierten die Ingenieure die Ergebnisse, die einen erfolgreichen Flug zeigten.
Havard Grip, der Ingenieur, der als Chefpilot der NASA für Ingenuity fungiert, gab bekannt, dass der Hubschrauber “den ersten Motorflug eines Motorflugzeugs auf einem anderen Planeten” abgeschlossen hatte.
NASA-Beamte sagten, sie hätten die Landebahn benannt, auf der Ingenuity Wright Brothers Field startete und landete. Ein kleines Stück Stoff aus dem ursprünglichen Wright-Flugzeug wurde auf Ingenuity geklebt und zum Mars geschickt.
Frau Aung forderte ihr Team auf, den Moment zu feiern. „Danach machen wir uns wieder an die Arbeit und machen weitere Flüge“, sagte sie.
Mit dem Erfolg der ersten Reise konnten bis zu vier weitere Flüge versucht werden. Die ersten drei, einschließlich der am Montag, dienen dazu, die Grundfähigkeiten des Hubschraubers zu testen. Die zweite Möglichkeit, die bereits am Donnerstag auftreten kann, besteht darin, sich auf eine Höhe von 16 Fuß zu erheben und dann etwa 50 Fuß horizontal zu fahren, bevor Sie an ihren ursprünglichen Standort zurückkehren.
Der dritte Flug könnte eine Entfernung von 160 Fuß fliegen und dann zurückkehren. Herr Grip sagte, das Team habe sich nicht für Pläne für die letzten beiden Flüge entschieden. “Wir sprechen hier davon, höher zu gehen, weiter zu gehen, schneller zu werden und die Fähigkeiten des Hubschraubers auf diese Weise zu erweitern”, sagte er.
Frau Aung sagte, sie dachte, Ingenuity würde die verbleibenden vier Flüge in den nächsten zwei Wochen unter Druck setzen. Sie wollte Ingenuity auch an seine Grenzen bringen und für den letzten Flug 600 oder 700 Meter – oder bis zu 2300 Fuß – zurücklegen.
“Ich bin hier vorsichtiger”, antwortete Dr. Grip etwas zögernd.
Die NASA plant, die Tests innerhalb von 30 Mars-Tagen nach der Abgabe von Ingenuity am 3. April abzuschließen, damit Perseverance den Hauptteil ihrer 2,7-Milliarden-Dollar-Mission beginnen kann. Ingenuity war ein angenehmes Zusatzprojekt im Wert von 85 Millionen US-Dollar, aber keine Grundvoraussetzung für den Erfolg von Perseverance.
Die geringeren Anforderungen einer Technologiedemonstration ermöglichten es den Ingenieuren, einen fast handelsüblichen Qualcomm-Prozessor zu verwenden, der ursprünglich für Mobiltelefone mit mehr Rechenleistung als alle früheren interplanetaren Raumfahrzeuge zusammen entwickelt wurde.
Der Prozessor, der nicht an die rauen Bedingungen des Weltraums angepasst war, war anfälliger für Strahlungsstörungen, aber der Hubschrauber benötigte die gesamte Geschwindigkeit, um einen gleichmäßigen Flug aufrechtzuerhalten.
Die kleine Maschine, die auf der Unterseite von Perseverance zum Mars gereist ist, hat auch die Fantasie vieler Menschen erweckt.
Kurz bevor Perseverance im Juni letzten Jahres zum Mars startete, sagte Jim Bridenstine, der damalige NASA-Administrator: „Ich sage Ihnen, das, was mich als NASA-Administrator am meisten begeistert, ist, sich darauf vorzubereiten, einen Hubschrauber fliegen zu sehen auf einer anderen Welt. “
John P. Grotzinger, Professor für Geologie am California Institute of Technology und ehemaliger Projektwissenschaftler für Curiosity, ein früherer Marsrover, der 2012 ankam, sagte, er sei auch ein Fan von Ingenuity.
“Dies ist ein wirklich praktikabler Weg, um den Planeten zu erkunden, da man so viel Fläche abdecken kann”, sagte Dr. Grotzinger.
Ein Hubschrauber, insbesondere ein Hubschrauber, der in der Luft des Mars fliegt, kann nur eine begrenzte Anzahl von Sensoren tragen, und er kann keine so detaillierten Dinge sehen wie ein Rover, der einen Roboterarm bewegen und Instrumente direkt gegen einen Felsen drücken kann .
“Aber der Kompromiss gibt uns Zugang zu einem anderen Teil des Verständnisses des Mars”, sagte Dr. Grotzinger.
Sobald die Demonstrationen beendet sind, wird Perseverance den Hubschrauber zurücklassen und in Richtung eines Flussdeltas am Rand des Jezero-Kraters fliegen, wo Sedimente und möglicherweise chemische Hinweise auf das antike Leben erhalten bleiben.
Wissenschaftler und Ingenieure bereiten ihre Instrumente auf Beharrlichkeit vor, um mit der Datenerfassung zu beginnen.
Dazu gehören ein Laser, der begonnen hat, nahe gelegene Gesteine und Böden zu verdampfen, um ihre chemische Zusammensetzung zu analysieren, und ein Experiment, das Kohlendioxid zur Erzeugung von Sauerstoff zerlegen soll. Diese Technologie wird der Schlüssel sein, um Astronauten Luft zum Atmen zu geben, wenn sie schließlich den Mars betreten.
Neben Beharrlichkeit kamen dieses Jahr zwei weitere neue Besucher von der Erde auf den roten Planeten.
Chinas Tianwen-1-Sonde trat im Februar in die Umlaufbahn ein. Bereits Ende Mai wird es einen Lander und Rover freigeben, der versuchen wird, die Oberfläche des roten Planeten zu erreichen. Wenn es gelingt, wird es Chinas erste erfolgreiche Landung auf einem anderen Planeten sein – es ist bereits dreimal auf dem Mond gelandet.
Die Hope-Sonde der Vereinigten Arabischen Emirate ist vor zwei Monaten ebenfalls auf dem Mars eingetroffen. Nach dem ein Abfeuern seiner Triebwerke am 29. Märzhat es eine Umlaufbahn erreicht, in der es eine genaue Untersuchung der Atmosphäre und des Wetters des Planeten beginnen kann. Diese Phase der wissenschaftlichen Forschung sollte am vergangenen Mittwoch beginnen.
