Впервые в небе Марса

Миссия первого неземного вертолета началась 30 июля 2020 г. c пуска ракеты-носителя Atlas V (версии 541), которая вывела на отлетную траекторию межпланетную станцию Mars 2020. Перелет прошел без приключений, и 18 февраля 2021 г. ровер Perseverance вместе с коптером Ingenuity совершил мягкую посадку на Марс в ударном кратере Езеро (Джезеро) диаметром 45 км, названного в честь села в Боснии и Герцеговине. Этот кратер расположен на западном краю равнины Изиды –гигантского ударного образования к северу от экватора Марса. Как предполагают ученые, в древности в районе Езеро находилась речная дельта, где могли собираться органические вещества и другие потенциальные следы микроорганизмов, жившие на планете примерно 3 млрд лет назад, когда сам кратер был заполнен водой, представляя собой озеро, и, возможно, служил дельтой древней марсианской реки.

3 апреля 2021 г. вертолет был опущен на поверхность Марса и перешел на бортовое электропитание (до этого его системы запитывались от марсохода). Сама процедура отделения длилась шесть солов. Первым делом был расчекован блокирующий механизм, удерживавший коптер под брюхом ровера. Затем пиротехническое устройство перерезало торос, блокирующий манипулятор, поворачивающий коптер из транспортного положения в почти вертикальное. Одновременно развернулись две посадочные опоры из четырех. Наконец, на третьем этапе небольшой электродвигатель перевел Ingenuity в вертикаль и зафиксировал его на месте. Развернулись оставшиеся опоры, и коптер оказался на грунте.

Первый взлет аппарата планировалось выполнить 11 апреля. До этого момента Ingenuity предстояло пережить несколько холодных марсианских ночей, проверить систему терморегулирования, камеру и раскрутить винты.

За три дня до планируемого срока вертолет впервые «пошевелил» лопастями (телеметрия на Землю прошла нормально), затем последовал тест по раскрутке винтов до 50 об/мин. Финальное предполетное испытание предполагало раскрутку до максимальных оборотов. Чтобы не мешать испытаниями, Perseverance начал неспешно отъезжать в сторону.

Однако дальше случилась неприятность. 9 апреля во время теста на максимальные обороты, сработал таймер безопасности. До установления причины отбоя было решено перенести первый взлет как минимум на 14 апреля. Была найдена ошибка в программном обеспечении, и «софт» вертолета пришлось «перепрошить».

Наконец, 19 апреля 2021 г., впервые в истории человечества аэродинамический аппарат, созданный людьми, оторвался от поверхности Марса: Ingenuity взмыл на высоту 3 м и совершил полет общей продолжительностью 39,1 с (из них 30 с пришлось на режим висения).

Интернет-трансляция события велась в режиме реального времени. К сожалению, полноценного ролика не было: в эфир передавались дискретные снимки, из которых NASA затем смонтировало небольшое видео, где четко видны взлет, зависание и посадка.

Первый полет марсианского вертолета получил, разумеется, самые высокие оценки. «Ingenuity – это новейший проект в долгой и легендарной истории NASA. Он достиг цели, которая когда-то считалась невозможной, – не без пафоса заявил исполняющий обязанности администратора NASA Стив Юрчик. – X-15 в свое время проложил дорогу системе Space Shuttle. Mars Pathfinder и его марсоход Sojourner стали родоначальниками трех поколений марсоходов. Мы пока еще не знаем точно, куда нас приведет Ingenuity, но сегодняшние результаты показывают, что небо – по крайней мере, на Марсе – уже не предел».

По горячим следам заместитель главы NASA по науке Томас Зурбахен торжественно объявил название марсианского «аэродрома», на котором проходил полет: «Теперь, спустя 117 лет после того, как братьям Райт удалось совершить первый управляемый полет самолета с мотором на нашей планете, вертолет NASA Ingenuity совершил этот удивительный подвиг в другом мире. Хотя эти два знаковых момента в истории авиации разделяют время и сотни миллионов километров, теперь они связаны навсегда. Как дань уважения двум великим изобретателям – производителям велосипедов из Дейтона, этот первый из многих «аэродромов» в других мирах теперь будет известен как Поле братьев Райт (Wright Brothers Field)».

Шеф-пилот марсианского вертолета Ховард Грип сообщил также, что Международная организация гражданской авиации ICAO присвоила марсианскому коптеру официальный код IGY и позывной INGENUITY.

Пять полетов – не предел

Спустя три дня после первого триумфа, 22 апреля 2021 г., «Джинни» выполнил второй полет продолжительностью 51,9 с. На этот раз он поднялся на 5 м и выполнил несколько маневров с перемещением на 2 м в сторону и разворотами, а затем совершил посадку там же, откуда взлетел.

25 апреля дрон снова поднялся на высоту 5 м, а затем перешел в горизонтальный полет. Преодолев расстояние примерно в 50 м со скоростью до 7 км/ч, он вернулся назад. Все путешествие заняло 80 с.

30 апреля состоялся четвертый полет. Вертолет вновь взлетел вертикально на 5 м и полетел вдоль поверхности Марса, но теперь в другую сторону. На этот раз маршрут дальностью 266 м в оба конца был преодолен за 117 с. Основной задачей испытания стало обследование удаленного места будущей посадки. «Цифровые карты высот, составленные командой Ingenuity, вселили в нас уверенность, что новая взлетно-посадочная площадка – плоская как блин, и это хорошо», – сообщил руководитель группы инженеров-механиков из JPL Джошуа Равич. Во время четвертого полета Perseverance, находившийся на расстоянии более 80 м от вертолета, успешно записал звук винтов Ingenuity, рассекающих разреженный марсианский воздух. «Нам посчастливилось записать шум вертолета на таком расстоянии, – сказал научный руководитель эксперимента Дэвид Мимун. – Эта запись станет важным источником для нашего понимания марсианской атмосферы».

7 мая Ingenuity взлетел в пятый раз. Поднявшись на прежнюю высоту 5 м, он совершил горизонтальный полет на юг на дальность 129 м, следуя той же траектории, что и 30 апреля. Но в пятом полете, продолжавшемся 108 с, в отличие от четырех предыдущих, вертолет имел «билет в один конец»: достигнув места назначения, Ingenuity взмыл в марсианское небо на 10 м – вдвое выше, чем летал до сих пор – и, сделав несколько цветных снимков окрестностей в высоком разрешении, приземлился в новом месте.

Как всегда, дрон летел автономно, без помощи или связи с людьми, выполняя задачи, заложенные на его борт ранее. Инженерам пришлось ждать более трех часов после посадки, прежде чем пришло известие об успехе, переданное через Perseverance на орбитальный аппарат, пролетавший над марсоходом, и затем на Землю.

Информация, полученная в пяти полетах Ingenuity, поможет выполнить рекогносцировку расчетной трассы дальнейшего движения Perseverance и спланировать его маршруты, предотвращая возможные опасности и выявив точки, интересные для исследователей. Сам ровер до сих пор работал в качестве ретрансляционной станции и фиксировал исторические полеты, снимая видео.

Первоначальным планом после выполнения пяти полетов Ingenuity предполагалось бросить, а всё внимание сосредоточить на научной миссии Perseverance, которая, как мы помним, включает поиск признаков древней марсианской жизни, а также сбор и хранение образцов для будущей доставки их на Землю.

По мнению специалистов, успешные полеты вертолета открыли новые возможности в «контактных» исследованиях планет Солнечной системы, а сам летательный аппарат показал себя так хорошо и остался настолько «в добром здравии», что NASA решило продлить его миссию.

«Наш вертолет оказался даже более надежным, чем мы надеялись, – написал 6 мая Джошуа Равич. – Система электропитания, о которой мы беспокоились, давала более чем достаточно энергии, чтобы обогревать вертолет ночью и позволять ему летать днем. Превосходно показали себя оборудование навигации и несущая система. Всё работало не просто хорошо, а отлично».

Несмотря на то, что расчетный ресурс вертолета был исчерпан, руководство миссии в NASA решило, что новое место, где он приземлился, станет базой для продолжения миссии Ingenuity по крайней мере в течение еще одного месяца. Начинается новая ее фаза, когда Ingenuity будет служить «скаутом» для своего более крупного компаньона Perseverance.

Поскольку темп работы марсохода во время полетов Ingenuity упал, научным исследованиям предстоит ускориться. Ожидается, что вертолет совершит еще один или два полета в мае, которые будут выполняться параллельно с запланированной программой исследований ровером. Если всё пойдет хорошо, Ingenuity сможет продолжить свой путь вместе с Perseverance.

Печатная версия материала опубликована в журнале "Взлёт" №5-6/2021