독창성 헬리콥터는 화성 비행으로 역사를 만듭니다.
NASA는 방금 화성에서 헬리콥터를 비행했습니다. Ingenuity라는 이름의 이 우주선은 화성 표면에서 약 40초 동안 맴돌았습니다. 이것은 지구가 아닌 행성에서 우주선의 첫 비행을 의미합니다.
4월 19일 새벽, 헬리콥터는 로터 블레이드를 회전시키고 희박한 화성 대기 속으로 상승했습니다. 지상에서 약 3미터(또는 10피트) 상승했습니다. NASA의 Perseverance 로버를 바라보고 자신의 그림자 사진을 찍기 위해 선회한 후, 작은 헬리콥터는 다시 땅에 내려앉았습니다.
“소름. 비행 후 뉴스 브리핑에서 MiMi Aung이 말했습니다. Aung은 Ingenuity의 프로젝트 관리자입니다. 이 엔지니어는 화성에서 헬리콥터의 시험 시험을 보았을 때 “절대적으로 아름다운 비행”이라고 설명했습니다. 보고 또 봐도 멈출 수 없을 것 같아요.”
4월 19일 동부 일광절약시간(EDT) 오전 6시 35분경 Ingenuity의 임무 통제실에 정적이 흘렀습니다. 비행 데이터는 캘리포니아 패서디나에 있는 NASA의 제트 추진 연구소에 막 도착하기 시작했습니다. Håvard Grip은 Ingenuity의 수석 조종사입니다. “Ingenuity가 첫 번째 비행을 수행했음을 확인했습니다. 다른 행성에서 동력 항공기의 첫 비행입니다.”
일제히 방 안 가득 환호성이 터져 나왔다.
“굉장해, 훌륭해. 모두가 매우 흥분하고 있습니다.”라고 Taryn Bailey가 말했습니다. “성공이라고 말하고 싶습니다.” Bailey는 기계 엔지니어이자 팀원입니다.
로터 블레이드 테스트에서 문제가 나타났을 때 비행이 일주일 조금 넘게 지연되었습니다. 엔지니어들은 항공기의 소프트웨어를 업데이트했습니다. 비행이 다시 시작되었습니다.
Ingenuity의 짧은 시간 동안 Aung은 그녀의 팀을 축하했습니다. “그 순간을 [축하하기 위해] 가지세요.”라고 그녀는 그들에게 말했습니다. 그런 다음 그녀는 “일하러 돌아가서 비행기를 더 타자”고 덧붙였다.
지금 테스트하고 과학은 나중에
이 최초의 비행은 기술의 시험이었습니다. Thomas Zurbuchen은 “우리가 사용할 수 없었던 도구”를 추가하고 있습니다. 그는 과학 임무 부서의 NASA 부국장입니다. 이제 NASA는 헬리콥터가 작동한다는 것을 알았으므로 이 도구는 “화성에서 우리의 모든 임무에 사용할 수 있을 것”이라고 덧붙였습니다.
Ingenuity의 임무는 화성에서 30일 동안 지속되도록 설정되어 있습니다. (그것은 지구의 약 31일에 해당합니다.) 그 시간 동안 실제로 과학을 수행하지 않습니다. 그러나 그 성공은 화성의 얇은 대기에서 동력 비행이 가능하다는 것을 증명합니다. 붉은 행성의 미래 공중 차량은 로버나 인간 우주 비행사가 낯선 풍경을 통해 안전한 경로를 정찰하는 데 도움이 될 수 있습니다. 또는 로버가 횡단할 수 없는 까다로운 지형을 헬리콥터가 조사할 수도 있습니다.
NASA가 2014년 JPL에서 화성 헬리콥터의 초기 프로토타입을 처음 테스트하기 시작했을 때 화성 비행이 가능할지조차 분명하지 않았다고 Aung은 말했습니다. “여러 가지 이유로 도전적입니다.”
화성의 중력은 지구의 약 1/3이지만 화성의 공기 밀도는 지구 해수면의 약 100분의 1에 불과합니다. 헬리콥터의 날개가 이렇게 희박한 공기를 세게 밀면서 땅에서 떨어지기는 어렵습니다.
Amelia Quon은 JPL의 Ingenuity 엔지니어입니다. 4월 9일 뉴스 브리핑에서 그녀는 일부 사람들이 “우리가 그 희박한 화성 대기에서 비행할 수 있는 충분한 양력을 생성할 수 있을지 의심했다”고 회상했습니다. 그래서 5년 동안 그녀와 그녀의 팀은 일련의 테스트를 통해 프로토타입, 궁극적으로는 Ingenuity 자체를 제작했습니다.
Quon은 설명합니다. 그녀 팀의 화성 시뮬레이션 챔버는 지구의 공기를 비우고 화성과 같은 밀도의 이산화탄소로 가득 채울 수 있습니다. 헬리콥터의 일부 버전은 화성의 낮은 중력을 시뮬레이션하기 위해 천장에 매달려 있었습니다. 초당 최대 30미터(시속 67마일)의 풍속은 약 900개의 컴퓨터 팬이 헬리콥터를 향해 불고 있는 상태에서 시뮬레이션되었습니다.
최종 디자인은 경량 선박을 요구했습니다. 무게는 지구에서 1.8kg(4파운드)에 불과합니다. (무게는 다르지만 질량은 화성에서 동일할 것입니다.) 날개 길이는 약 1.2미터(3.9피트)입니다. 그 로터는 유사한 차량이 지구에서 비행하는 데 필요한 것보다 더 깁니다. 회전 속도도 빨라서 분당 약 2,400회입니다. Ingenuity가 2020년 7월 Perseverance 로버를 타고 화성으로 향했을 때 엔지니어들은 헬리콥터가 화성에서 비행할 수 있다고 확신했습니다.
로버의 역할
Perseverance는 2월 18일에 Jezero 분화구라는 사이트에 착륙했습니다. 접어서 로버의 배 아래 보호막으로 덮인 Ingenuity였습니다.
그 후 몇 주 동안 Perseverance는 소용돌이가 발사할 평평한 지점을 찾기 위해 자동차를 탔습니다. 그것은 하나를 찾았고, Ingenuity는 천천히 펼쳐져 4월 3일에 부드럽게 땅으로 내려갔습니다. 태양 전지판은 이제 얼어붙은 화성의 밤을 통과할 수 있을 만큼 헬리콥터의 배터리를 충전할 수 있습니다.
4월 8일과 9일에 Ingenuity는 로터 블레이드를 펼치고 회전 능력을 테스트했습니다. 4월 16일 소프트웨어 문제를 해결하고 로터 블레이드를 다시 테스트한 후 NASA는 4월 19일 대략 오전 3시 30분(EDT)에 비행하도록 승인했습니다. 오후 12시 30분쯤입니다. 화성 시간. 그러한 이른 오후 이륙은 우주선의 태양 전지판이 비행을 위해 배터리를 충전할 수 있는 충분한 시간을 제공할 것입니다. Perseverance의 날씨 센서는 또한 바람이 초당 약 6미터(시속 13마일)에 불과할 것이라고 제안했습니다.
독창성은 스스로 조종해야했습니다. 화성은 지구에서 광신호가 두 행성 사이를 이동하는 데 약 15분이 걸릴 정도로 충분히 멀리 떨어져 있습니다. 이러한 이유로 NASA 엔지니어는 2초에서 1초 사이의 조향 문제를 관리할 수 없었습니다. 그리고 화성의 희박한 공기는 헬리콥터를 조종하기 어렵게 만듭니다. Quon은 “인간 조종사가 반응하기에는 상황이 너무 빨리 발생합니다.”라고 말합니다.
Perseverance는 약 65미터(거의 215피트) 떨어진 곳에서 비행을 촬영했습니다. Ingenuity는 또한 두 대의 카메라를 사용하여 비행을 촬영했습니다. 아래쪽을 향한 내비게이션 카메라는 컬러 카메라가 수평선을 스캔하면서 그 아래의 뷰를 흑백으로 캡처했습니다.
이 첫 비행이 순조롭게 진행되었으므로 NASA 엔지니어들은 빠르면 4월 22일에 시작할 수 있는 최대 4개의 비행을 추가로 설정하기를 희망합니다. 각 비행은 조금 더 대담하고 위험할 것이라고 Aung은 말합니다. “우리는 이 회전익기의 한계까지 계속해서 밀어붙일 것입니다.” 그리고 각 비행은 못 박는 사람이 될 것입니다. Ingenuity는 넘어진 후 바로잡을 방법이 없기 때문에 단 한 번의 잘못된 착지만으로도 상황이 끝날 수 있습니다.
사실, 그것이 임무가 끝나는 방식일 수 있습니다. Aung은 4월 19일 뉴스 브리핑에서 “궁극적으로 헬리콥터가 한계에 도달할 것으로 예상합니다.”라고 인정했습니다. 충돌 사고로 지워지더라도 그녀의 엔지니어링 팀은 귀중한 교훈을 얻었을 것입니다.
결국 Perseverance는 가능한 작은 헬리콥터를 남기고 차를 몰고 떠날 것입니다. 로버는 자신의 임무를 계속하기 위해 군인이 될 것입니다. Jezero 분화구에서 과거 삶의 흔적을 찾고 미래의 지구 여행을 위해 암석을 저장하는 것입니다.