هلیکاپتر پیشگام مریخ ناسا پس از لحظهٔ نهایی و غیرمنتظرهای که دانشمندان مأموریت پیشبینی نکرده بودند، ساکت شد.
در یک درهٔ آرام که توسط رودهای باستانی مریخی شکل گرفته است، هلیکاپتر مریخای اینگنویتی اکنون در حالت شکسته و بیحرکت افتاده است. تصویر نهایی که توسط ربات پرساورنس (Perseverance) بهدست آمد، پرههای فیبرکربنی شکستهای را که نیمهپنهان در غبار دفن شدهاند، نشان میدهد — پایان بیمراعات برای یکی از مهمترین آزمایشها در تاریخ پرواز روباتیک فضایی.
چیزی که در سال ۲۰۲۱ بهعنوان دموی فناوری یکماهه آغاز شد، به نقطه عطفی برای اکتشافات سیارهای تبدیل شد. این پلتفرم چرخدار وزن ۱.۸ کیلوگرم که برای پرواز حداکثر پنج بار طراحی شده بود، ۷۲ پرواز موفقیتآمیز را بهخاطر سپرد و به اولین هواپیمای با سوختپذیر تبدیل شد که بر روی یک جهان دیگر پرواز کرد. نهتنها زنده ماند، بلکه تقریباً سه سال فعال بود و نقش رباتیک هوایی در علم سیارات را تغییر داد.
در ۱۸ ژانویهٔ ۲۰۲۴، در حین پروازی که تبدیل به آخرین پروازش شد، اینگنویتی ارتباط خود را با پرسِویرنس که بهعنوان رلهٔ ارتباطیاش عمل میکرد، از دست داد. یک هفته پس از آن، تصاویر با وضوح بالا یک پرهٔ آسیبدیده را نشان دادند — احتمالاً نتیجهٔ برخورد با زمین هنگام نزول. بر اساس اظهارات ناسا، مأموریت رسماً در ۲۵ ژانویهٔ ۲۰۲۴ به پایان رسید.
« حتی در لحظات آخرش، اینگنویتی به ما بینشهای جدیدی داد،» گفت تِدی تسنِتوس، مدیر پروژهٔ اینگنویتی در آزمایشگاه پیشرانش ناسا (JPL). « این هلیکاپتر به اعتبارسنجی اصول مهندسی کمک کرد که اکنون میتوانیم آنها را برای هواپیماهای آینده در جهانهای دیگر به کار ببریم.»
از دموی کوتاهمدت فناوری تا مسیریاب عملیاتی
اینگنویتی در مأموریت مارس 2020 در تاریخ ۳۰ ژوئیهٔ ۲۰۲۰ پرتاب شد و بهصورت پیوست به بدنهٔ کاوشگر پرساورنس به مریخ رسید. پس از پیادهسازی بر روی سطح در ۴ آوریل ۲۰۲۱، اولین پرواز کنترلشدهٔ خود را در ۱۹ آوریل بهدست آورد که به مدت ۳۹ ثانیه در دریاچهٔ ژِزرو (Jezero Crater) در ارتفاع معلق ماند.
مریخ چالشهای بزرگی برای پرواز بهوجود میآورد. جو این سیاره تنها ۱٪ چگالی جو زمین را دارد، که مهندسان را مجبور میکند پرههای چرخدار را طوری طراحی کنند که بتوانند با سرعت ۲۴۰۰ دور در دقیقه بچرخند. چون هیچ کنترلی از طریق دستهٔ فرمان از زمین امکانپذیر نیست، تمام عملکردهای ناوبری و پایداری بهصورت خودکار، تحت راهنمایی الگوریتمهای داخلی که در JPL توسعه یافتهاند، انجام شد.
با اثبات توانایی بقا توسط این پهوازه، ناسا آن را بهحالت نمایش عملیاتی منتقل کرد. این هلیکاپتر شروع به مسیریابی برای پرسِویرنس کرد، خطرات را شناسایی نمود و تصاویر زمین را فراهم کرد که ریسک مأموریت را کاهش داد. به مرور زمان، بهصورت خودکار پرواز کرد و تصمیمهای لحظهای در طول پرواز اتخاذ میکرد — قابلیتی که مأموریتهای آینده به اورورا یا تیتان نیاز خواهند داشت.
بهگفتهٔ JPL ناسا: «تصاویر هلیکاپتر برای حمایت مستقیم از اکتشاف کاوشگر پرساورنس در دریاچهٔ ژِزرو استفاده میشود.»
اعدادی که انتظارات را بازتعریف کردند
در طول مأموریت، اینگنویتی ۷۲ پرواز را بهپایان رساند، ۱۲۸٫۸ دقیقه زمان پرواز ثبت کرد و بیش از ۱۷ کیلومتر (۱۰٫۵ مایل) را پیمود — همه در یکی از شدیدترین محیطهای عملیاتی که تا به امروز بهکار گرفته شده است. این هلیکاپتر به ارتفاعهای تا ۲۴ متر (۷۸ فوت) رسید و رکورد پرواز منفرد ۷۰۵ متر را بهدست آورد.
هر مرحله از مأموریت قابلیتهای جدیدی بهدست آورد. پس از آزمون فناوری ۳۰ روزهٔ اولیه، اینگنویتی از راه دور با بهروزرسانیهای نرمافزاری ارتقا یافت که تشخیص مسیر در زمان واقعی و اجتناب از خطرات را امکانپذیر ساخت. این بهبودها به پهوازه اجازه داد تا تا سال ۲۰۲۴ بهکار خود ادامه دهد.
دید هوایی که فراهم کرد، بینظیر بود. تصاویر شناساییاش به تیم پرسِویرنس این امکان را داد تا مسیرهای خود را از رسوبات نرم یا شیبهای تند منحرف کنند، که باعث بهبود تحرک و ایمنی روبات شد و در انتخاب محل ذخیرهسازی نمونهها نیز مؤثر بود.
ریاست مأموریت علمی ناسا تأیید کرد که دادههای تلهمتری اینگنویتی برای بررسی دینامیک پرهها و دادههای خودمختاری ادامه خواهد یافت. استراتژیهای ناوبری در زمان واقعی، وابستگیهای ارتباطی و مدیریت انرژی هلیکاپتر اکنون بهعنوان مرجع برای هواپیماهای خارجی آینده شناخته میشود.
میراث مهندسی و برنامههای آینده
پس از آخرین ارسال اینگنویتی در ۱۸ ژانویه، ربات پرسِویرنس تصاویر نشاندهندهٔ موقعیت نهایی وسیله را در درهٔ نرتوا بهدست آورد. این ناحیه که زمانی یک مسیر رودخانهای بوده است، اکنون بهوسیله بقایای اولین هواپیما که بر روی سیارهای دیگر سقوط کرد و به موفقیت رسید، نشانهگذاری شده است.
تاثیر این مأموریت فراتر از مریخ است. مفاهیم استخراجشده از اینگنویتی هماکنون برای برنامهٔ آیندهٔ بازگرداندن نمونه مریخ (مأموریت بازگشت نمونهٔ مریخ) در نظر گرفته میشود، که در آن هلیکاپترها ممکن است نمونههای ذخیرهشده را بازیابی کنند. علاوه بر این، مأموریت دراگونفلاي، یک کوادکوپتر خودمختار که برای پرتاب به تیتان در ۲۰۲۸ برنامهریزی شده است، درسهای آموختهشده از اینگنویتی را در زمینهٔ نرمافزار، طراحی پرهها و خودمختاری پرواز بهکار میگیرد.
استراتژی گستردهتری ناسا برای تحرک سیارهای نیز در حال تحول است. موفقیت اینگنویتی بر ضرورت پلتفرمهای هوایی در محیطهای سیارهای با جو کم یا بدون جو تأکید کرده است، چه برای پشتیبانی از عملیات سطحی، دسترسی به زمینهای غیرقابلدسترس یا انجام نمونهبرداری جوی.
استاندارد عملیاتی جدید در علوم سیارهای
اینگنویتی سقف را — بهصورت حقیقی و عملیاتی — برای اکتشافات سیارهای بازتعریف کرد. این هلیکاپتر ثابت کرد که پرواز نه تنها امکانپذیر است، بلکه بهبوددهندهٔ مأموریت در محیطهایی که از زمین بسیار خصمانهتر هستند، میباشد. نقش ترکیبی آن بهعنوان مسیریاب و بستر آزمایش، آن را بهعنوان الگویی برای اکتشافی چابک و با کارایی منابع تبدیل کرده است.
دیگر محدود به حرکت زمینی نیست، علم سیارهای آینده بهطور فزایندهای روباتیک چندمنظوره را ادغام خواهد کرد، بهطوری که داراییهای هوایی، سطحی و مداری در مأموریتهای یکپارچه ترکیب شوند. در آن آینده، اینگنویتی نه بهدلیل اندازهٔ کوچک یا پروازهای کوتاهش، بلکه بهدلیل گشودن مرز جدیدی در اکتشاف بهخاطر سپرده خواهد شد.