Vor einem Jahr unternahm Ingenuity seinen ersten Flug zum Mars. Und seine Geschichte ist die eines realen kleinen Hubschraubers, der es könnte.
Ingenuity reiste zum Roten Planeten, der am Bauch des Perseverance-Rover der NASA befestigt war, und beide kamen letzten Februar im Jezero-Krater an (SN: 17.02.21). Etwa sechs Wochen später begann der Helikopter mit einer nur 30-tägigen Technologiedemonstration, um zu sehen, ob ein Flug in der dünnen Marsatmosphäre möglich ist.
Es hat bewiesen, dass es fliegen kann – und dann einige (SN: 19.04.21). In den nächsten Wochen unternahm Ingenuity vier weitere Flüge, jedes Mal ein bisschen weiter, ein bisschen schneller und ein bisschen höher. Nach diesen ersten Testflügen verwandelte sich die Mission von Ingenuity von einer Technologiedemonstration in einen operativen Betrieb und half Perseverance, die Oberfläche zu durchqueren, indem sie das Gelände vor sich erkundeten (SN: 30.04.21; SN: 10.12.21).
Bevor der Helikopter eintraf, hatten die Wissenschaftler zwei Perspektiven auf den Mars. „Wir haben Bilder, die aus der Umlaufbahn um den Mars aufgenommen wurden, und dann haben wir Bilder von Rovern, die auf dem Boden fahren“, sagt die Planetenforscherin Kirsten Siebach von der Rice University in Houston, die nicht zum Ingenuity-Team gehört. „Aber jetzt hat sich eine ganz neue Perspektive auf den Mars eröffnet.“
Der Einfallsreichtum hat alle Erwartungen übertroffen. Es hat nicht nur gezeigt, dass Fliegen möglich ist, sondern auch, was mit Fliegen möglich ist. Wissenschaftsnachrichten besprachen die großen Momente des Hubschraubers, die Zusammenarbeit mit dem Rover und bevorstehende Flüge mit Håvard Fjær Grip. Er ist Chefpilot von Ingenuity und Ingenieur am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena, Kalifornien. Seine Antworten wurden aus Gründen der Länge und Klarheit bearbeitet.
SN: Was macht der „Chefpilot“ für einen Helikopter auf einem anderen Planeten?
Griff: Der größte Teil der Arbeit ist die Planung der Flüge. Ingenuity weiß nicht, wo es ist oder wohin es will, wenn es aufwacht, also werden all diese Entscheidungen hier getroffen [on Earth]. Jedes Manöver, das der Hubschrauber während des Fluges durchführt, wird zuerst hier am Boden geplant, und dann leiten wir die Anweisungen an Ingenuity weiter. Wenn es Zeit zum Fliegen ist, nutzt es seine Bordsoftware, um unsere Anweisungen so genau wie möglich zu befolgen.
SN: Einfallsreichtum hat absolvierte 25 Flüge. Können Sie darüber sprechen, wie es die Erwartungen übertroffen hat?
Griff: Es ist ziemlich großartig. Wir kamen dorthin und erwarteten, innerhalb des 30-Tage-Fensters höchstens fünf Flüge durchzuführen. Und all das sollte in einem kleinen Bereich passieren, den wir sorgfältig ausgewählt haben. Wir verbrachten Wochen damit, herauszufinden, wo genau wir den Hubschrauber platzieren sollten, und diese winzigen Felsen studierten. Alles war vorgezeichnet. Und dann lief es so gut, als wir anfingen zu fliegen, dass die Leute fast sofort anfingen zu denken: „Wow, versuchen wir, das über diese fünf Flüge hinaus zu nutzen.“
Wir begannen diese nächste Phase, in der wir, um überhaupt nützlich zu sein, von diesem sorgfältig ausgewählten Gebiet wegfliegen mussten. Darauf bin ich wirklich stolz. Wir waren in der Lage, diese Technologie, die für diese sehr begrenzte Mission entwickelt wurde, zu nehmen und sie zu erweitern, um verschiedene Orte auf dem Mars zu erreichen und zu landen und über Gelände zu reisen, das wir ursprünglich nie zu bereisen geplant hatten.
Es hat jetzt über ein Jahr gedauert, seit wir es an der Oberfläche eingesetzt haben. Ich glaube, keiner von uns hätte gedacht, dass das möglich wäre.
SN: Gab es bestimmte Flüge, die Ihnen besonders aufgefallen sind?
Griff: Offensichtlich der erste Flug. Das war der wichtigste Flug; es ist immer noch. Wir hatten eine größere Herausforderung [time on] Flug sechs. Spannend wurde es, weil wir während des Fluges eine Anomalie hatten. [A glitch led to navigation images being marked with the wrong time stamps, which caused Ingenuity to sway back and forth during its flight.] Der Einfallsreichtum musste sich durchsetzen und überleben und in einem Stück auf den Boden fallen.
Wir hatten einige Flüge, die Scouting-Aktivitäten gewidmet waren. Wir gingen in ein Gebiet, in dem der Rover mehrere Monate verbringen sollte, und wir gingen dem Rover voraus und erkundeten [it] heraus, damit die Rover-Fahrer effizienter darin sind, sichere Wege zum Fahren zu finden. Das waren die Flüge 12 und 13. Dann waren einige dieser längeren Flüge aufregend. Flug Nr. 9 war bis vor ein paar Tagen das Größte, was wir je gemacht haben [a distance of] 625 Meter. Und mit Flug 25 haben wir das knapp übertroffen und sind mehr als 700 Meter geflogen.
SN: Es gab kürzlich einen Flug, der wegen eines Sandsturms verschoben werden musste, richtig?
Griff: Das ist richtig. Das war Flug Nr. 19. Beim Fliegen, egal ob auf dem Mars oder hier auf der Erde, macht man sich Sorgen um das Wetter. Wir schauen uns immer das Wetter an, bevor wir fliegen. Und jedes Mal, wenn wir das getan haben [on Mars], es war mehr oder weniger dasselbe gewesen. Dann, am Nachmittag, bevor wir Flug 19 öffnen wollten, wurden wir benachrichtigt, dass wir einen Staubsturm hatten. Das hat uns ziemlich aufgehalten. Als wir davon aufwachten, hatten wir Staub auf dem Objektiv unserer Navigationskamera, und Sand bedeckte unsere Beine teilweise. Daraus mussten wir herausfliegen, und es war eine neue Herausforderung für den Helikopter, aber auch das hat er perfekt gemeistert.
SN: Ingenuity ist auf dem Mars durch zwei Jahreszeiten geflogen. Mit den Jahreszeiten ändert sich auch der Luftdruck. Beeinflusst das den Helikopter?
Griff: Ja, das ist eine ziemlich große Sache. Wir wussten mehrere Jahre vor dem Start genau, wann wir landen würden und wo wir landen würden. Unser Design war auf die ersten Monate nach der Landung ausgerichtet, und das fiel mit einer bestimmten Jahreszeit zusammen [spring] im Krater Jezero auf dem Mars. Wir könnten [ahead of launch] recht gut vorhersagen, wie hoch die Luftdichte sein würde. Und als wir verlängerten [the mission] darüber hinaus begann die Luftdichte zu sinken. Um weiter fliegen zu können, mussten wir unsere Rotordrehzahl erhöhen. Tatsächlich haben wir es über alles erhöht, was wir auf der Erde getestet haben. Jetzt haben wir den Sommer hinter uns gelassen, die Dichte hat wieder angefangen zu steigen, und wir konnten zu unserer ursprünglichen Rotorgeschwindigkeit zurückkehren und auch unsere Flugzeit verlängern.
SN: Was kommt als nächstes? Sind bald große Flüge geplant?
Griff: Wir machen uns auf den Weg zum Flussdelta, auf das Perseverance zusteuert. Wir haben gerade das größte Hindernis dafür geschafft, Flug 25, der über diese Region namens Séítah mit viel Sand und abwechslungsreichem Gelände kam. Und wenn wir das Flussdelta erreichen, gibt es ein paar verschiedene Optionen auf dem Tisch: den Rover-Fahrern zu helfen, Ziele auszukundschaften oder möglicherweise sogar im Auftrag der nächsten Mars-Mission etwas auszukundschaften. Beharrlichkeit ist der erste Teil einer Muster-Rückholaktion. Es wird gerade gesampelt. Und diese Proben werden auf der Oberfläche belassen und schließlich abgeholt – so ist jedenfalls der Plan – und zur Erde zurückgeschickt.
SN: Was bedeutet Ingenuity für die zukünftige Erforschung?
Griff: Dies ist eine neue Ära. Luftfahrt im Weltraum ist jetzt eine Sache. Wir können nicht an die Erforschung des Mars denken, ohne dabei Luftressourcen zu haben. Ich denke, das ist das Spannendste.