NASA’s Ingenuity Mars-Hubschrauber, fotografiert vom Perseverance Rover der Agentur am 16. April 2023. Der Rover hat dieses Bild mit verbesserter Farbdarstellung mit seinem Mastcam-Z-Instrument aufgenommen. (Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS)
Der Ingenuity Mars-Hubschrauber der NASA hat bei seinen 72 Flügen zum Roten Planeten viele Meilensteine erreicht.
Als Technologiedemonstrator hatte Ingenuity die Aufgabe, im Laufe von 30 Erdtagen bis zu fünf Flüge zu absolvieren. Doch von der gefeierten ersten Reise am 19. April 2021 bis zu seiner letzten Reise am 18. Januar 2024 hat Ingenuity in diesen fast drei Jahren immer wieder die selbst gesteckten Ziele in Bezug auf die erreichte Höhe, die geflogene Entfernung und die erreichte Geschwindigkeit übertroffen.
Ingenuitys Flugtage sind vorbei – bei seinem letzten Flug schlug er hart auf dem Mars auf und beschädigte seine Rotorblätter – aber sein Einfluss wird noch weit in die Zukunft hinein spürbar sein. Die Errungenschaften des 1,8 Kilogramm schweren Drehflüglers haben die Tür für nachfolgende Fluggeräte geöffnet, die den freundlichen, aber dünnen atmosphärischen Himmel über dem Roten Planeten befliegen können.
Der zerbrochene Ingenuity-Mars-Hubschrauber (Mitte) wird vom Perseverance Mars Rover der NASA gesichtet, aufgenommen in diesem Mosaik, das den letzten Flugplatz des Mini-Hackers zeigt. (Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS)
Inhaltsübersicht
Endgültige Ruhestätte
Die herausragende Leistung von Ingenuity bildet die Grundlage für die Herstellung der nächsten Generation von Flugzeugen zur Erkundung des Roten Planeten, sagte Teddy Tzanetos, Projektleiter für Ingenuity am Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Südkalifornien.
Tzanetos sprach Ende letzten Monats vor der Analysegruppe des Mars-Explorationsprogramms und schilderte eine Vielzahl von Leistungen des kleinen Kopters, dessen Leistungen außerhalb der Erde die Erwartungen bei weitem übertrafen.
Die letzte Ruhestätte von Ingenuity wird „Valinor Hills“ genannt, ein Name aus der „Herr der Ringe“-Trilogie, der für „unsterbliches Land“ steht, so Tzanetos.
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„Es ist passend, denn obwohl wir uns am Ende der Ingenuity-Mission befinden, ist sie noch am Leben. Abgesehen von unserem Rotorsystem ist das Flugzeug selbst im Großen und Ganzen ziemlich grün [für den Einsatz] . Das Fahrzeug ist immer noch einsatzbereit und kann seine Rotorblätter leicht bewegen und einige seiner Aktuatoren steuern“, so Tzanetos.
Kein Absturz
Tzanetos sagte, dass der Minikopter auf seinem letzten Flug eine harte Landung gemacht hat, aber nicht abgestürzt ist. „Wir sind immer noch auf allen Vieren“, fügte er hinzu – das heißt, er ruht auf seinem kompletten Satz Landebeine. Die von Ingenuity aufgenommenen Bilder zeigen jedoch, dass jedes der drei noch vorhandenen Kohlefaser-Rotorblätter etwa ein Drittel verloren hat, während das vierte Blatt ganz weg zu sein scheint.
Dieses weit entfernte, abgetrennte Rotorblatt befindet sich vermutlich etwa 50 Meter (165 Fuß) westlich des endgültigen Aufsetzpunkts des Flugzeugs. „Dieses Rotorblatt sieht aus, als sei es an der Wurzel abgebrochen“, sagte Tzanetos.
Auch wenn er jetzt stationär ist, sammelt Ingenuity weiterhin Daten auf der Marsoberfläche. Und der kleine Hubschrauber hat eine Speicherkapazität von etwa 20 Jahren an Bord. „Hoffentlich können eines Tages entweder künftige Astronauten oder ein anderer Rover, ein anderes Flugzeug, diese Daten übermitteln“, so Tzanetos. (Ingenuity kann nicht direkt mit der Erde kommunizieren; es ist auf den Perseverance-Rover angewiesen, um Nachrichten weiterzuleiten, und Perseverance kann nicht ewig an der Seite des Hubschraubers bleiben).
Der vorgeschlagene Mars Science Hexacopter wäre viel größer und leistungsfähiger als Ingenuity. (Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/Theodore Tzanetos)
Was ist schiefgelaufen?
Bei den letzten drei Flügen hatte Ingenuity Schwierigkeiten mit dem „Feature Tracking“ – das überflogene Terrain im Auge zu behalten, erwies sich aufgrund der Einförmigkeit der Landschaft als schwierig.
Die harte Landung beim letzten Flug ist angesichts der Auflösung der Ingenuity-Kamera, des strukturlosen Geländes und der Höhe, in der sich das Fluggerät über dem Mars befand, nicht sonderlich überraschend. „Das war wirklich die Obergrenze dessen, was diese Hardware leisten kann“, sagte Tzanetos.
„Dafür wurde sie gebaut“, fügte er hinzu, „um diesen Vorteil zu finden und zu versuchen, weiter voranzukommen, damit die nächste Generation [von Fahrzeugen] darauf aufbauen kann. Es war also ein unglaublicher Erfolg.“
Das Ingenuity-Team beendete seine letzte Arbeitsschicht mit dem am Boden liegenden Mars-Chopper am 16. April 2024. Die Gruppe versammelte sich, um eine Übertragung des Hubschraubers auszuwerten, die das Funktionieren eines Software-Patches für das Fahrzeug bestätigte.
Dieses zusätzliche Stück Software ermöglicht es Ingenuity, als stationäre Teststation zu dienen und Daten zu sammeln, die für künftige Expeditionen zum Mars nützlich sein könnten.
Der vorgeschlagene Probenbergungshubschrauber könnte für das ehrgeizige Projekt zur Rückführung von Proben vom Mars eingesetzt werden, das derzeit geplant ist. (Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/Theodore Tzanetos)
Loitering schaut
Tzanetos stellte die Entwicklungsarbeit an einem viel größeren, leistungsfähigeren Fluggerät vor, das bei künftigen Marsforschungsmissionen eingesetzt werden könnte – einem Hexacopter. Dieses Fluggerät hat etwa die Größe von zwei nebeneinander geparkten Perseverance-Rovern und wäre in der Lage, Nutzlasten überall auf dem Mars zu transportieren, sei es zu den Polen, zu äquatorialen Standorten oder zu anderen gewünschten Erkundungsgebieten.
„Flugzeuge werden auf dem Mars erstaunlich sein“, sagte Tzanetos. „Das größte Problem ist nur die Landung.“ Das ließe sich lösen, indem man Landebahnen auswählt oder ein Fahrwerk baut, das mit Felsen, Kieselsteinen, Geröll oder unerwarteten Veränderungen der Bodenbeschaffenheit fertig wird, ohne dass man mit der Nase in den Marsboden stürzt, wenn man sich die Zehen an einem Felsen stößt.
„Es wird Starrflügler auf dem Mars geben, da bin ich mir sicher. Es wird auch Drehflügler auf dem Mars geben“, fügte Tzanetos hinzu. Solche Fahrzeuge werden in der Lage sein, große Entfernungen zu fliegen und über bestimmten Orten zu schweben – zum Beispiel über dem riesigen Schluchtensystem der Valles Marineris.
Derzeitig wird ein Hexacopter mit dem Namen „Chopper“ erprobt, der in der Lage sein wird, knapp über der Marsoberfläche zu fliegen und eine Höhe von Hunderten von Metern zu erreichen.
Es wird auch an einem Hubschrauber zur Probenbergung gearbeitet, der sich stark an das Ingenuity-Design anlehnt und mit dem die Probenröhren, die derzeit von Perseverance gesammelt und gelagert werden, abgeholt werden sollen.
Das Projekt der NASA zur Rückführung von Proben auf den Mars wird jedoch derzeit programmatisch überarbeitet, wobei die technischen Details zur Durchführung der Suche in der Schwebe sind.
Ingenuity nutzte kommerzielle, handelsübliche Hightech-Hardware (COTS). (Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/Theodore Tzanetos)
Das Ingenuity-Team verwendete eine Menge kommerzieller, handelsüblicher (COTS) Hardware, z. B. das Funkgerät des Raumschiffs, winzige Sensoren, die aus der Mobiltelefontechnologie übernommen wurden, Solarzellen und Geräte, die von leichten Drohnen getragen wurden.
Das Missionsteam ging angesichts des relativ geringen Budgets (80 Millionen Dollar) und der kurzen Entwicklungszeit des Hubschraubers gewisse Risiken ein.
„Die Frage ist, wie man mit dem Risiko umgeht, was ein akzeptables Risikoniveau ist und wer entscheidet, was akzeptabel ist“, riet Tzanetos. „Das heißt nicht, dass wir nicht getestet haben.“
Das Hubschrauberteam war der am längsten andauernde Mieter des großen Weltraumsimulators des JPL, um Ingenuity für den Mars vorzubereiten und es den simulierten interplanetaren Bedingungen mit ultrakalten Temperaturen, hohem Vakuum und brutaler Sonneneinstrahlung auszusetzen.
„Hätte das Baby nur drei Tage überlebt, hätte ich das Glück gehabt. Aber drei Jahre auf dem Mars, in denen es in der Strahlungsumgebung gebadet wird – ich denke, das ist der endgültige Sargnagel für alle Zweifler, die glauben, dass COTS auf dem Mars funktionieren kann“, so Tzanetos.
„COTS wird es immer geben“, sagte Tzanetos. „Es wird sich auf dem Mars und im gesamten Sonnensystem nur noch mehr durchsetzen.
