Ingenuity, der kleine Mars-Hubschrauber der NASA, der noch fliegen könnte, wird noch mehr fliegen können.
Der kleine Flugroboter schrieb vor anderthalb Wochen Geschichte als erstes Motorflugzeug, das auf einer anderen Welt startete. Am Freitag ging der vierte Flug weiter und schneller als je zuvor.
Das war nicht die einzige gute Nachricht, die die NASA am Freitag über den Hubschrauber hatte.
In einer Pressekonferenz früher am Tag gab die Raumfahrtagentur bekannt, dass sie Ingenuitys Leben um weitere 30 Mars-Tage verlängern und die Mission in eine neue Phase bringen werde. Nachdem die Ingenieure von Ingenuity gezeigt haben, dass das Fliegen in der Luft des Mars möglich ist, werden sie untersuchen, wie es als Luftscout für seinen größeren Roboter-Begleiter, den Perseverance-Rover, verwendet werden kann.
“Es ist, als ob Ingenuity die Tech-Demo-Phase abschließt”, sagte MiMi Aung, der Projektmanager von Ingenuity, während einer Pressekonferenz am Freitag.
Zuvor schien es, als würde die Lebensdauer des Hubschraubers schnell zu Ende gehen. Die 30 Mars-Tage, die für Testflüge von Ingenuity vorgesehen waren, sollten nächste Woche ablaufen, und es war geplant, sie dann aufzugeben und nie wieder zu fliegen.
Einfallsreichtum – nur 1,6 Fuß groß, 4 Pfund schwer – ist eine 85-Millionen-Dollar-Erweiterung von Perseverance, dem neuesten 2,7-Milliarden-Dollar-Rover der NASA, der im Februar auf dem Mars gelandet ist. Der Hubschrauber ist der erste, der wie ein Flugzeug oder ein Hubschrauber in einer anderen Welt fliegt.
Die Ausweitung der Flüge von Ingenuity spiegelt nicht nur den Erfolg des Hubschraubers wider, sondern auch den Wunsch der Wissenschaftler von Perseverance, dass der Rover seine aktuelle Umgebung in der Nähe seines Landeplatzes im Februar erkundet. Der Rover befindet sich in einem 45 km breiten Krater namens Jezero, der einst ein See war. Die Wissenschaftler hatten erwartet, dass sie sofort in Richtung eines alten, ausgetrockneten Flussdeltas aufbrechen wollten, das ein vielversprechender Ort ist, um nach Anzeichen des vergangenen Marslebens zu suchen.
“Wir sind an einem zufälligen Ort gelandet”, sagte Kenneth Farley, Professor für Geochemie am California Institute of Technology, der als Projektwissenschaftler für Perseverance fungiert, in einer E-Mail. Der Ort, sagte er, “bot uns eine großartige Gelegenheit, einige Felsen zu untersuchen, die wir sonst wahrscheinlich nicht gesehen oder besucht hätten.”
Diese Gesteine scheinen die ältesten im Krater zu sein, und die Wissenschaftler möchten, dass Perseverance mindestens eine Probe sammelt, die Teil einer Sammlung wird, die eine letztere Robotermission auf die Erde zurückbringen würde. Das Alter der Felsen würde eine Grenze dafür setzen, wie jung der Mars war, als sich der See zum ersten Mal mit Wasser füllte.
Dr. Farley sagte, er habe erwartet, dass die Beharrlichkeit mehrere hundert Mars-Tage – vielleicht ein Erdjahr oder länger – damit verbringen würde, dieses Stück Jezero zu erkunden, das nur eine Meile vom aktuellen Standort des Rovers entfernt liegt.
Auch wenn Ingenuity vorerst nicht zurückgelassen wird, wird sich der Fokus für die Missionsmanager von Perseverance auf die Durchführung wissenschaftlicher Beobachtungen verlagern. Das bedeutet zum Beispiel, dass Perseverance keine Bilder und Videos von Ingenuity in der Luft mehr aufnimmt.
“Wir haben den Hubschrauber verhätschelt”, sagte Jennifer Trosper, die stellvertretende Projektmanagerin für den Rover, während der Pressekonferenz.
Beim vierten Flug suchte Ingenuity mit seiner Kamera nach einer neuen Basis für zukünftige Flüge. Auf seinem fünften Flug wird es eine einfache Fahrt zum neuen Ort machen. Von dort aus werden im Mai vielleicht ein oder zwei weitere Flüge durchgeführt.
Frau Aung sagte, der Hubschrauber könne Aufklärung durchführen, um zu planen, wohin die Beharrlichkeit fahren wird, Bilder von Gebieten aufnehmen, die für den Rover zu rau sind, um zu fahren, und Stereobilder erstellen, um die Höhen der Marslandschaft abzubilden.
“Die Lehren aus dieser Übung werden künftigen Missionen mit den Luftplattformen enorm zugute kommen”, sagte sie.
Am Freitag startete Ingenuity mitten am Mars-Tag – auf der Erde war es 10:49 Uhr östlicher Zeit. Nachdem es eine Höhe von 16 Fuß erreicht hatte, ging es 436 Fuß nach Süden und flog über Felsen, Sandwellen und kleine Krater. Es schwebte, machte Fotos mit seiner Farbkamera und flog dann zurück zu seinem Ausgangspunkt, den die NASA Wright Brothers Field genannt hat.
Der Flug war mehr als doppelt so lang wie die vorherige Reise vor fünf Tagen. Diesmal flog Ingenuity auch länger – 117 Sekunden im Vergleich zu 80 Sekunden beim dritten Flug – und schneller und erreichte eine Höchstgeschwindigkeit von 8 Meilen pro Stunde.
Der Erfolg folgte einem abgebrochenen Flugversuch am Donnerstag. Die Ursache war ein erneutes Auftreten eines Problems, das Anfang dieses Monats aufgetreten war.
Während eines Tests am 9. April, bei dem die Rotoren des Hubschraubers ohne Start auf volle Geschwindigkeit gedreht wurden, dauerten die Startaktivitäten länger als erwartet, und die Computer von Ingenuity schalteten stattdessen die Motoren aus, anstatt in den „Flugmodus“ zu wechseln.
Während einer Woche der Fehlerbehebung haben die Ingenieure einen Software-Fix entwickelt, sich jedoch entschieden, ihn nicht auf Ingenuity zu installieren, da die Wahrscheinlichkeit gering ist, dass ein Fehler in der neuen Software noch größere Probleme verursacht, ebenso wie das Upgrade des Betriebssystems Ihres Computers kann zum Absturz der Software führen.
Die Einsätze sind sogar noch höher, wenn sich der Computer auf einem anderen Planeten befindet, der 187 Millionen Meilen entfernt ist.
Die Ingenieure entschieden sich stattdessen für eine einfachere Lösung: Die Software auf Ingenuity blieb unberührt, aber die von der Erde zum Mars gesendeten Befehle wurden angepasst. Damit war das Problem weitgehend behoben, aber es war keine perfekte Lösung. Tests auf der Erde zeigten, dass in 15 Prozent der Fälle immer noch Zeitfehler auftraten.
Die Ingenieure wussten jedoch auch, dass sie es bei einem erneuten Auftreten des Fehlers am nächsten Tag erneut versuchen konnten und der zweite Versuch höchstwahrscheinlich erfolgreich sein würde. Genau das ist am Freitag passiert.
Wenn Ingenuity weiterhin funktioniert und sich als nützlich erweist, könnte die NASA ihre Lebensdauer weiter verlängern.
Frau Aung und Bob Balaram, der Chefingenieur von Ingenuity, sagten, dass der Hubschrauber nur für 30 Mars-Tage ausgelegt sei und dass sie nicht sagen könnten, wie lange er in einwandfreiem Zustand bleiben würde. Dr. Balaram sagte jedoch auch, dass die Lebensdauer von Ingenuity nicht an sich begrenzt sei. Der Hubschrauber lädt seine Batterien über Sonnenkollektoren auf, damit ihm beispielsweise nicht der Treibstoff ausgeht.
Eine Höchstgeschwindigkeit von 8 Meilen pro Stunde mag nicht besonders schnell erscheinen, aber der Roboterhubschrauber muss ohne Hilfe der Ingenieure auf der Erde über eine fremde Landschaft fliegen. Es verwendet eine nach unten gerichtete Kamera, um die Landschaft unten abzubilden. Wenn es zu schnell fliegt, kann es den Überblick verlieren und möglicherweise abstürzen.
Ingenuity ist jedoch nicht höher geflogen als die 16 Fuß der letzten drei Flüge, obwohl seine zwei vier Fuß breiten gegenläufigen Blätter genug Auftrieb erzeugen, um höher über dem Boden zu landen. Dies ist größtenteils eine Einschränkung des Höhenmessers, der die Höhe misst, indem ein Laser vom Boden abprallt und die Zeit notiert, bis das reflektierte Licht zum Sensor zurückkehrt.
Dr. Balaram sagte, die 16-Fuß-Höhe sei ein „Sweet Spot“, der eine gute Auflösung für die für die Navigation verwendeten Bilder biete.
“Ich wäre nicht überrascht, wenn wir an einem bestimmten Ort gebeten würden, zu einem höheren Aussichtspunkt zu gehen”, sagte Dr. Balaram. Der Hubschrauber könnte bis zu 32 Fuß weit fliegen, ohne Probleme mit dem Höhenmesser zu verursachen, und “einige Panoramabilder liefern, die für die Roverfahrer oder die Wissenschaftler nützlich sein könnten”.