Ingenuity (previamente llamado Mars Helicopter y con anterioridad Mars Helicopter Scout"Rotorcrafts for Mars Exploration: Mars Helicopter Scout " – Jet Propulsion Laboratory, 19 June 2014"La NASA nombra Ingenuity al helicóptero de Marte" – Europa Press, 29 de abril de 2020"Helicóptero de la NASA que será la primera aeronave en volar en Marte ya tiene nombre, gracias a una joven de 17 años" – CNN en Español, 30 de abril de 2020"NASA: Primer helicóptero que será enviado a Marte ya tiene nombre y lo eligió una estudiante de 17 años" – CNN en Español, 30 de abril de 2020"Estudiante de Alabama nombra 1er helicóptero de NASA a Marte" – El Nuevo Herald, 30 de abril de 2020) es un helicóptero robótico que forma parte de la misión Mars 2020. Sirvió como demostración tecnológica para explorar objetivos interesantes para estudiar en el planeta Marte, y poder planificar la mejor ruta para la misión encomendada al rover Perseverance que fue colocado en el planeta, y a futuros rovers en Marte. Proyectado para no más de 5 vuelos, el artefacto volador logró realizar 72 misiones a partir del 19 de abril de 2021 superando toda expectativa, en enero de 2024 finalizó su misión tras capotar y perder parte de una de sus aspas en la subida del delta del cráter Jezero.
Despliegue y expectativas El pequeño dron fue desplegado del rover Perseverance, y se esperaba que realizase hasta 5 vuelos durante los 30 días, que se espera que esté en funcionamiento, coincidiendo con la primera parte de la misión del rover, ya que es una demostración tecnológica.Decision expected soon on adding helicopter to Mars 2020. Jeff Fout. Space News. 4 May 2018. Realizará hasta un máximo de cinco vuelos, cada uno de ellos durará aproximadamente 3 minutos, alcanzando alturas que oscilan entre 3 y 10 metros sobre el suelo, pudiendo cubrir distancias de aproximadamente 300 metros por vuelo. Será totalmente autónomo y se comunicará con el rover Perseverance directamente después de cada aterrizaje.
Si cumplía las expectativas, su diseño podría ser la base para futuras misiones similares.Mars Helicopter Technology Demonstrator. (PDF) J. (Bob) Balaram, Timothy Canham, Courtney Duncan, Matt Golombek, Håvard Fjær Grip, Wayne Johnson, Justin Maki, Amelia Quon, Ryan Stern, and David Zhu. American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA), SciTech Forum Conference; 8–12 January 2018, Kissimmee, Florida. . La directora del proyecto es MiMi Aung.MiMi Aung - Autonomous Systems Deputy Division Manager. NASA/JPL. Otros miembros del equipo son la empresa AeroVironment Inc., el Centro de Investigación Ames y el Centro de investigación de Langley, ambos de la NASA.Generation of Mars Helicopter Rotor Model for Comprehensive Analyses. (PDF) Witold J. F. Koning, Wayne Johnson, Brian G. Allan. NASA Rotorcraft. 2018.
El primer vuelo lo realizó el día 19 de abril de 2021 a las 11:30 UTC, encontrándose a unos 400 millones de kilómetros de la Tierra. A 19 de enero de 2023 había realizado un total de 40 vuelos, después de 681 días en la superficie marciana. A fecha 16 de febrero de 2023 (Sol 708) había realizado el vuelo 43.
Historia Desde el Laboratorio de Propulsión a Reacción (JPL) y el Instituto de Tecnología de California de la NASA estuvieron estudiando el potencial de enviar un robot explorador aéreo para acompañar al rover Perseverance, terminando por hacer público el proyecto del helicóptero en 2014.J. Balaram and P. T. Tokumaru, "Rotorcrafts for Mars Exploration," in 11th International Planetary Probe Workshop, 2014. A mediados de 2016, se solicitaban 15 millones de dólares para continuar con el desarrollo del helicóptero. En diciembre de 2017, se probaron algunos modelos proyectados del helicóptero en una atmósfera marciana simulada en el Ártico,Helicopter to accompany NASA's next Mars rover to Red Planet. Stephen Clarke, Spaceflight Now. 14 May 2018. sin ser definitiva su inclusión en la misión ni tampoco aprobada ni financiada.
El presupuesto federal de los Estados Unidos, anunciado en marzo de 2018, proporcionó 23 millones de dólares para el proyecto del helicóptero,NASA Mars exploration efforts turn to operating existing missions and planning sample return. Jeff Foust, Space News. 23 February 2018.NASA to decide soon whether flying drone will launch with Mars 2020 rover. Stephen Clarke, Spaceflight Now. 15 March 2018. el 11 de mayo de 2018 se anunció que era viable el proyecto para desarrollarlo y probarlo con el tiempo justo para ser incluido en la misión Mars 2020.Mars Helicopter to Fly on NASA's Next Red Planet Rover Mission. Karen Northon, NASA News. 11 May 2018.
El helicóptero fue sometido a extensas pruebas de dinámica de vuelo y medio ambiente extremo, en agosto de 2019 fue montado en la parte inferior del rover Perseverance.NASA's Mars Helicopter Attached to Mars 2020 Rover. NASA News - JPL. 28 August 2019. Su masa es de poco menos de 1,8 kg y realizará hasta 5 vuelos.Yes, NASA Is Actually Sending a Helicopter to Mars: Here's What It Will Do. Sarah Lewin, Space. 12 May 2018.
Objetivos Los objetivos de Ingenuity era un experimento tecnológico del Laboratorio de Propulsión a Reacción, que deseaba evaluar si era factible volar por Marte de manera segura, también debía proporcionar una cartografía detallada de la zona de investigación que brindaría a los futuros controladores de misiones más información, ayudando de esta manera la planificación de futuras rutas y prevención de riesgos, y facilitaría la localización de lugares por donde acceder con el rover y su posterior estudio. Asimismo proporcionará imágenes aéreas con aproximadamente diez veces más resolución que las imágenes orbitales, mostrando características que pueden estar ocultas o excluidas por cámaras móviles. Se espera que esta exploración permita a los futuros visitantes dirigirse con seguridad hasta tres veces más lejos por día marciano (sol).Review on space robotics: Toward top-level science through space exploration (PDF). Y Gao, S Chien - Science Robotics, 2017.
Esta prueba sirvió como base sobre la cual se podrán desarrollar otros ingenios más especializados para la exploración aérea de Marte y otros objetivos planetarios con atmósfera. Dado que superó las expectativas, Ingenuity incluso sirvió como avanzada aérea explorando terrenos por los que se debía desplazar Perseverance, ayudando a los ingenieros a corregir rumbos preplanificados y evitar terrenos complicados.
Diseño y aspectos tecnológicos miniatura|right|350px|Diagrama de Ingenuity. - 1 Rotores diseñados para poder volar en la tenue atmósfera de Marte - 2 Células solares suministran la energía que carga la batería - 3 Una cámara de alta resolución permite tomar fotos de sitios ubicados a larga distancia del rover - 4 Una cámara y otros sensores asociados con un ordenador resistente a diversos fallos permiten gran autonomía - 5 Patas flexibles para un suave aterrizaje, un sistema de visión activa y un altímetro - 6 El aislamiento térmico tipo aerogel y la resistencia al calor permiten a las baterías para sobrevivir a las noches - 7 El helicóptero se comunica con el rover en la banda UHF.
MarsHelicopter Scout Unidades/rendimientoIngenuity. video presentation at Caltech. Masa Total: 1,8 kg Baterías: 273 g Altura 0,49 m Diámetro del rotor coaxial 1,2 m Revoluciones/min 1.900–2.800 rpm Velocidad punta 36 km/h Dimensión del chasís 14 cm² Funcionamiento 220 W (batería, cargada por paneles solares) Tiempo de vuelo Hasta 90 segundos, una vez al día Tiempo operativo ~5 vuelos en ~30 días Rango máximo Vuelo: 300 mRadio: 1.000 m Altitud máxima 10 m Velocidad máxima Horizontal: 10 m/s Vertical: 3 m/s 2 cámaras Imágenes a color en alta resoluciónNavegación
El helicóptero utilizó rotores coaxiales contrarrotativos de aproximadamente 1,1 m de diámetro. Su carga útil consistía en una cámara de alta resolución con el objetivo apuntando hacia abajo para inspeccionar el suelo y así detectar por dónde se desplaza y poder aterrizar con seguridad posteriormente, también llevaba un sistema de comunicación para transmitir datos al rover Perserverance. Aunque se desplaza como un avión, se construyó como una nave espacial que pudiese soportar la fuerza g y las vibraciones durante el lanzamiento. Sus sistemas están fabricados de manera que fueran resistentes a la radiación y ser capaces de operar en un ambiente extremo helado como en ciertas partes de Marte y superar la mínima nocturna (-80 a -100 °C).
El inconsistente campo magnético de Marte impide el uso de brújulas para la navegación, por lo que Ingenuity operó una cámara de seguimiento solar integrada al sistema de navegación inercial del JPL. Poseía elementos adicionales como giroscopios, odometría visual, sensores de inclinación, altímetro y detectores de peligro.Heading Estimation via Sun Sensing for Autonomous Navigation. Parth Shah. 2017. Utilizará paneles solares para recargar sus baterías, que son seis celdas de iones de litio de Sony con una capacidad de placa de 2 Ah.
El prototipo utilizaba el procesador Snapdragon de Intrinsyc con un sistema operativo Linux, que también implementa la navegación visual con velocidad estimada derivada de las funciones rastreadas con una cámara. El procesador Qualcomm estaba conectado a dos unidades microcontroladoras de control de vuelo (MCU) para realizar las funciones de control de vuelo necesarias. Las comunicaciones con el rover se realizan mediante un enlace de radio llamado Zigbee, un chipset estándar de 900 MHz que va montado tanto en el rover como en el helicóptero. El sistema de comunicación fue diseñado para transmitir datos a 250 kbit/s en distancias de hasta 1.000 m.
Viajó a Marte unido y plegado a la parte inferior del rover Perseverance, y se desplegó en la superficie entre 60 y 90 días marcianos tras el aterrizaje. Después, el rover debió desplazarse 100 m de distancia aproximadamente para que comenzar los vuelos de prueba."NASA's Mars Helicopter: Small, Autonomous Rotorcraft To Fly On Red Planet". Shubham Sharma, International Business Times. 14 May 2018.Mars Helicopter a new challenge for flight. ''Universe - JPL - July 2018". Accessed: 20 July 2018. Hitos Ingenuity es el primer artefacto elaborado por la especie humana que voló en otro mundo. Diseñado para 5 vuelos, realizó 72. Es el primer "dron" que tomó fotografías en altura de la superficie de Marte. Por ende, es la primera nave no tripulada en fotografiar aéreamente a un rover (Perseverancia) operando a corta distancia en la superficie marciana. En el vuelo n°6 recorrió 705 m. La distancia más larga. Estaba diseñado para una altura máxima de 10 m, pero supero en 12 m más la altura preestablecida (24 m) en el vuelo n°61. Su alcance predefinido era de 300 m, alcanzó en el vuelo n.º 53 los 625 m de recorrido. El hito de Ingenuity Su vuelo más largo fue el n.º 12 con un total de 169,5 s. En los vuelos n.º 57, 62,68 y 69 alcanzó los 10 m/s (30 km/h) superando por casi el doble de su velocidad nominal del 35 km/h. Hito asombroso de Ingenuity En el vuelo n°65, Ingenuity logró levantarse dos veces seguidas, superando las expectativas de su capacidad de recarga de baterías. [https://www.mundodeportivo.com/urbantecno/ciencia/el-helicoptero-ingenuity-de-la-nasa-ha-conseguido-un-hito-espacial-sin-precedentes-en-toda-su-historia El hito espacial de Ingenuity]
Fin de la misión