Новости

Марсианский вертолет пережил навигационный сбой при полете

Ховард Грип, главный пилот вертолета Ingenuity из Лаборатории реактивного движения (JPL) НАСА, рассказал на сайте агентства о навигационном сбое во время шестого полета вертолета и о том, как Ingenuity удалось благополучно приземлиться.

В свой 91-й марсианский сол вертолет Ingenuity совершил шестой полет. Задачей было расширение диапазона полета и демонстрация возможностей стереосъемки.

Ingenuity должен был подняться на высоту 10 м, переместиться на 150 м на юго-запад со скоростью 4 м/с, затем пролететь 15 м на юг, делая снимки, после чего пролететь еще 50 м на северо-восток и приземлиться.

Первый 150-метровый отрезок полета прошел гладко, но затем Ingenuity начал менять скорость и раскачиваться вперед и назад. Такое поведение сохранялось на протяжении всего полета. Бортовые датчики указывали, что аппарат отклонился по крену и тангажу более чем на 20°.

Находясь в воздухе, Ingenuity отслеживает свое движение с помощью бортового инерциального измерительного блока (IMU). IMU измеряет ускорение и скорость вращения винта Ingenuity. Интегрируя эту информацию с течением времени, можно оценить положение, скорость и ориентацию вертолета (где он находится, с какой скоростью движется и как ориентирован в пространстве). Бортовая система управления реагирует на предполагаемые движения, быстро изменяя управляющие сигналы (со скоростью 500 раз в секунду).

Если бы навигационная система полагалась только на IMU, она не была бы точной: ошибки быстро накапливались бы, и вертолет в конечном итоге сбился бы с пути. Чтобы поддерживать лучшую точность с течением времени, оценки на основе IMU номинально корректируются на регулярной основе, и именно здесь на помощь приходит навигационная камера Ingenuity.

Большую часть времени в воздухе навигационные камеры, направленные вниз, делают 30 снимков марсианской поверхности и сразу передают их в навигационную систему вертолета. Каждый раз, когда поступает изображение, алгоритм навигационной системы выполняет ряд действий: во-первых, он проверяет метку времени, которую получает вместе с изображением, чтобы определить, когда было снято фото. Затем алгоритм делает прогноз о том, что камера должна была видеть в этот конкретный момент времени, с точки зрения особенностей поверхности, которые есть на предыдущих изображениях, сделанных за несколько минут до этого. Наконец, алгоритм проверяет, где на самом деле эти элементы появляются на изображении. Алгоритм навигации использует разницу между прогнозируемым и фактическим местоположением этих объектов для корректировки оценок положения, скорости и ориентации.

Во время шестого полета, примерно через 54 секунды после старта, произошел сбой в конвейере изображений, передаваемых навигационной камерой. Этот сбой привел к потере одного изображения, но, что более важно, он привел к тому, что все последующие навигационные изображения были доставлены с неточными временными метками. С этого момента каждый раз, когда алгоритм выполнял коррекцию, она проводилась с учетом фантомных ошибок. Вертолет начал раскачиваться.

Несмотря на эту неисправность, Ingenuity смог выполнить полет и безопасно сесть в пределах 5 м от предполагаемого места приземления. Одна из причин, по которой это удалось, — «запас устойчивости», который был внесен при разработке: Ingenuity должен был сохранять стабильность даже при значительных ошибках.

Второе решение, которое помогло Ingenuity безопасно приземлиться, — это прекращение использования изображений с навигационной камеры на заключительном этапе спуска, чтобы обеспечить плавную и непрерывную оценку движения вертолета на этом этапе. Поэтому вертолет проигнорировал изображения камеры в последние моменты полета, перестал колебаться, выровнял свое положение и приземлился на заданной скорости.

«Хотя мы намеренно не планировали такой напряженный полет, у НАСА теперь есть полетные данные, позволяющие исследовать границы диапазона рабочих характеристик вертолета», — заключил инженер НАСА.

Фото: НАСА

Сурдин рассказал, какие перспективы открывает первый полет марсианского вертолета

Perseverance впервые записал звук вертолета, летящего в марсианской атмосфере

Читайте также
Американские астронавты поделились едой с российскими членами экипажа МКС
Американские астронавты поделились едой с российскими членами экипажа МКС
Запуск российского грузовика с продуктами был отложен на два месяца.
«Американский батут»: частная компания впервые запустила человека в космос
«Американский батут»: частная компания впервые запустила человека в космос
США вернулись на рынок пилотируемых запусков.
Видео с секретным американским космопланом появилось в Сети
Видео с секретным американским космопланом появилось в Сети
Х-37В совершил уже пять миссий, но о нем по-прежнему мало что известно.