Pela primeira vez na história, dois planetas foram o lar de testes de futuros projetos de aeronaves. Neste mundo, um novo rotor que poderia ser usado com helicópteros de Marte da próxima geração foi recentemente testado no Laboratório de Propulsão a Jato da NASA no sul da Califórnia, girando a velocidades quase supersônicas (0,95 Mach ).
Enquanto isso, o helicóptero Ingenuity Mars da agência alcançou novos recordes de altitude e velocidade no Planeta Vermelho em nome de testes de voo experimental.
“Nossos testes de helicópteros de próxima geração em Marte tiveram literalmente o melhor dos dois mundos”, disse Teddy Tzanetos, gerente de projeto do Ingenuity e gerente de helicópteros de recuperação de amostras de Marte. “Aqui na Terra, você tem toda a instrumentação e imediatismo prático que poderia esperar ao testar novos componentes de aeronaves. Em Marte, você tem condições reais fora do mundo que você nunca poderia realmente recriar aqui na Terra.” Isso inclui uma atmosfera muito fina e significativamente menos gravidade do que na Terra.
As pás do rotor de fibra de carbono da próxima geração testadas na Terra são quase 4 polegadas (mais de 10 centímetros) mais longas que as do Ingenuity, com maior resistência e um design diferente.
A NASA acredita que essas pás poderiam permitir helicópteros maiores e mais capazes para Marte.
O desafio é que, à medida que as pontas das lâminas se aproximam de velocidades supersônicas, a turbulência que causa vibrações pode rapidamente sair do controle.
Para encontrar um espaço grande o suficiente para criar uma atmosfera marciana na Terra, os engenheiros recorreram ao simulador espacial de 25 pés de largura e 85 pés de altura (8 metros por 26 metros) do JPL – um lugar onde Surveyor , Voyager e A Cassini experimentou pela primeira vez ambientes semelhantes ao espaço.
Durante três semanas em setembro, uma equipe monitorou sensores, medidores e câmeras enquanto as pás suportavam corrida após corrida em velocidades cada vez mais altas e ângulos de inclinação cada vez maiores.
“Giramos nossas pás até 3.500 rpm, o que é 750 rotações por minuto mais rápido do que as pás do Ingenuity”, disse Tyler Del Sesto, vice-condutor de testes do Sample Recovery Helicopter no JPL. “Essas lâminas mais eficientes são agora mais do que um exercício hipotético. Eles estão prontos para voar.”
Mais ou menos na mesma época, e a cerca de 100 milhões de milhas (161 milhões de quilômetros) de distância, o Ingenuity estava sendo comandado para tentar coisas que a equipe do Mars Helicopter nunca imaginou que conseguiria fazer.
Teste de voo da quarta rocha
O Ingenuity foi originalmente programado para voar no máximo cinco vezes. Com seu primeiro voo entrando no diário de bordo da missão há mais de dois anos e meio, o helicóptero excedeu em 32 vezes a missão planejada de 30 dias e voou 66 vezes. Cada vez que o Ingenuity decola, ele cobre novos caminhos, oferecendo uma perspectiva que nenhuma missão planetária anterior poderia alcançar. Mas ultimamente, a Team Ingenuity tem levado seu helicóptero movido a energia solar para dar uma volta como nunca antes.
“Nos últimos nove meses, dobramos nossa velocidade e altitude máximas, aumentamos nossa taxa de aceleração vertical e horizontal e até aprendemos a pousar mais devagar”, disse Travis Brown, engenheiro-chefe do Ingenuity no JPL. “A expansão do envelope fornece dados inestimáveis que podem ser usados pelos projetistas de missões para futuros helicópteros de Marte.”
Limitados pelas considerações de energia disponível e temperatura do motor, os voos do Ingenuity geralmente duram cerca de dois a três minutos. Embora o helicóptero possa cobrir mais terreno em um único vôo, voando mais rápido, voar rápido demais pode confundir o sistema de navegação a bordo. O sistema usa uma câmera que reconhece rochas e outras características da superfície à medida que elas se movem em seu campo de visão. Se esses recursos passarem rápido demais, o sistema pode se perder.
Assim, para atingir uma velocidade máxima de solo maior, a equipe envia comandos para o Ingenuity voar em altitudes mais elevadas (as instruções são enviadas ao helicóptero antes de cada voo), o que mantém os recursos à vista por mais tempo. O voo 61 estabeleceu um novo recorde de altitude de 78,7 pés (24 metros) ao verificar os padrões do vento marciano. Com o voo 62, o Ingenuity estabeleceu um recorde de velocidade de 22,3 mph (10 metros por segundo) – e explorou um local para a equipe científica do rover Perseverance.
A equipe também tem feito experiências com a velocidade de pouso do Ingenuity. O helicóptero foi projetado para entrar em contato com a superfície a uma velocidade relativamente rápida de 2,2 mph (1 mps), para que seus sensores a bordo pudessem facilmente confirmar o pouso e desligar os rotores antes que ele pudesse retornar ao ar. Um helicóptero que pouse mais lentamente poderia ser projetado com um trem de pouso mais leve. Então, nos voos 57, 58 e 59, eles deram uma volta, demonstrando que o Ingenuity poderia pousar em velocidades 25% mais lentas do que o helicóptero foi originalmente projetado para pousar.
Todo esse marciano Chuck Yeager ainda não acabou. Em dezembro, após a conjunção solar , espera-se que o Ingenuity realize dois voos de alta velocidade durante os quais executará um conjunto especial de ângulos de inclinação e rotação projetados para medir seu desempenho.
“Os dados serão extremamente úteis para aperfeiçoar os nossos modelos aeromecânicos de como os helicópteros se comportam em Marte”, disse Brown. “Na Terra, esses testes geralmente são realizados nos primeiros voos. Mas não é para lá que estamos voando. Você precisa ter um pouco mais de cuidado ao operar tão longe da oficina mais próxima, porque não há necessidade de fazer nada.”
Mais sobre engenhosidade
O Ingenuity começou sua vida em Marte como uma demonstração de tecnologia. Ele voou pela primeira vez em 19 de abril de 2021, pairando 3 metros (10 pés) por 30 segundos. Mais quatro voos em algumas semanas adicionaram 499 segundos e viram o helicóptero voar horizontalmente sobre a superfície por 1.171 pés (357 metros). Depois de provar que o voo era possível em Marte, o Ingenuity entrou numa fase de demonstração de operações em maio de 2021 para mostrar como o reconhecimento aéreo poderia beneficiar a exploração futura de Marte e de outros mundos.
O helicóptero Ingenuity Mars foi construído pelo JPL, que também gerencia o projeto da sede da NASA. É apoiado pela Diretoria de Missões Científicas da NASA. O Ames Research Center da NASA no Vale do Silício, na Califórnia, e o Langley Research Center da NASA em Hampton, Virgínia, forneceram análises significativas de desempenho de voo e assistência técnica durante o desenvolvimento do Ingenuity. AeroVironment Inc., Qualcomm e SolAero também forneceram assistência no projeto e nos principais componentes do veículo. A Lockheed Space projetou e fabricou o Mars Helicopter Delivery System .
Na sede da NASA, Dave Lavery é o executivo do programa Ingenuity Mars Helicopter.
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