Попробую пересказать основное из
недавней АМА-сессии команды Ingenuity на reddit:
(О возможных неточностях при переводе терминов просьба писать в ЛС)
* * * * *
Сродни земным беспилотникам, Ingenuity использует архитектуру распределенных вычислений, специально спроектированную для максимальной надежности.
- Центральная ППВМ отвечает за все служебные задачи, в т. ч. работу каналов связи и состояние заряда батареи.
- Процессор Qualcomm Snapdragon 801 отвечает за выполнение высокоуровневых команд, используемых для управления полетом, а также отслеживание картинки с монохромной навигационной камеры.
- При этом более простой и быстрый микроконтроллер отвечает за запуск высокоскоростных циклов с частотой 500 Гц, которые обеспечивают сам полет и стабильность аппарата в воздухе.
Программное обеспечение для аппарата было написано программистами JPL на основе открытого фреймворка FPrime для стандартного ядра Linux. Механизм полета состоит в выполнении команд, присланных «пилотом» с Земли, и вертолет не имеет системы избегания препятствий, поэтому места посадки должно быть заранее выбрано оператором в JPL. Для отслеживания своего положения аппарат использует технологию визуальной одометрии в сочетании с инерциальной системой (что в совокупности обеспечивает точность позиционирования порядка 5 сантиметров). Непосредственно в ходе полета вертолет ориентируется только на свои данные и оборудование, без помощи со стороны марсохода.
Отслеживание полетов Ingenuity производится с помощью камеры, установленной на марсоходе Perseverance, которую во время связи с вертолетом приходится держать неподвижной. Это одна из мер предосторожности, сопровождающих миссию: инженеры до конца не уверены, что включение контроллера мотора, поворачивающего «голову» марсохода, не приведет к помехам в радиосвязи с вертолетом. Поэтому полеты на расстояния больше нескольких десятков метров «не помещаются в кадр». Видео записывается с разрешением 720p.
К слову, расстояние на котором возможна устойчивая связь между вертолетом и марсоходом, составляет до 1 километра. Во время полета Ingenuity в режиме «реального времени» передает данные телеметрии (такие как высота и скорость полета, частота вращения ротора, температура компонентов и проч.) Изображения с камер вертолета и детальные логи полета передаются позднее, в течение двух марсианских суток после полета.
Для питания Ingenuity используется 6 литий-ионных батареек формата 18650. Общая емкость аккумулятора составляет 2 А·ч. Сила тока, потребляемая двигателями работающего мотора во время полета, достигает 10-15 А.
Любопытно, что
наибольший расход батареи приходится вовсе не на полеты вертолета над марсианской поверхностью, а на его обогрев холодной ночью. Достижение температурного баланса аппарата — вообще, одна из наиболее технически сложных задач миссии. Так,
длительность полета Ingenuity ограничивается вовсе не зарядом аккумулятора, а нагревом компонентов аппарата во время работы мотора — разреженная марсианская атмосфера плохо справляется с отводом тепла. При создании вертолета требовалось создать такую систему, которая была бы способна сохранять тепло по ночам, и при этом обеспечивала адекватное полетное время без перегрева системы.
Ночные температуры в прошедшие ночи падали ниже -80 С, но благодаря обогреву, критически важные компоненты Ingenuity не охлаждались ниже -15 С. Этот результат был достигнут благодаря каптоновым пленочным нагревательным элементам. Аэрогель не используется, но некоторые внутренние компоненты изолированы прослойкой из углекислого газа, а на фюзеляж нанесено термобарьерное покрытие.
Привычная марсианская проблема — мелкая пыль, пока не представляет угрозы для Ingenuity. Чтобы не утяжелять аппарат, инженеры отказались от установки системы очистки солнечной панели. Вместо этого было решено немного увеличить мощность панели, чтобы ее хватало «с запасом», и снижение продукции электричества при налипании пыли не влияло на работоспособность вертолета. Свою лепту в очистку солнечной панели от пыли вносят и вибрации, которым аппарат подвергается во время полетов. Так, после первого взлета Ingenuity сила тока, вырабатываемого панелью, выросла с 221 мА до 234 мА.
Определенное беспокойство создателей Ingenuity вызывало поведение лопастей вертолета: до первого полета на Марсе, они не были уверены, что моделирование их динамики при земном тестировании было верным. Дело в том, что разреженная марсианская атмосфера не гасит колебания лопастей, возникающие при их быстром вращении так же хорошо, как с этим справляется более плотная земная атмосфера. Однако, судя по всему, модель была точной.
В одном из ближайших полетов планируется включить микрофон, установленный на марсоходе, чтобы попробовать записать звук коптера, летящего неподалеку. Однако звук однозначно будет тихим: марсианская атмосфера хуже передает звуки, особенно на высоких частотах.
Среди специалистов JPL есть идея создания вертолета, который мог бы исследовать северную полярную шапку на Марсе, хранящую данные об истории климата этой планеты. Однако предполагается, что в приполярных областях Марса куда более сложная ветровая обстановка, и это делает потенциальную миссию рискованной. При необходимости, массу вертолета можно было бы увеличить вдвое, но дальнейшее масштабирование конструкции затруднительно: более крупный собрат Ingenuity требовал бы значительно более крупных и тяжелых лопастей, а также испытывал бы проблемы с перегревом мотора.
Что же касается ветра, то на сегодняшний день Ingenuity не испытывал связанных с ним проблем. Вертолет не имеет собственных датчиков ветра, поэтому операторы полагаются на данные, полученные с метеостанции Perseverance. Если в какой-то момент ветер станет сильнее, операторы предпочтут перенести полет на день с более тихой погодой, но пока необходимости в этом не было. В качестве опасного порога выбран ветер свыше 9 м/с.
www.nasa.gov
mars.nasa.gov