着陸時のブレードストライクで火星ヘリコプターの壮大な旅に終止符

インジェニュイティ・マーズ・ヘリコプターは1月18日に72回目となる最後の飛行を行った。 「ヘリコプターは直立したままで地上管制官と通信しているが、今週地球に送信された1月18日の飛行の画像は、ヘリコプターのローターブレードの1つ以上が損傷を受けたことを示している」とNASAのジェット推進研究所は今日午後のプレスリリースで述べた。着陸し、もはや飛行することはできません。」 それが上の写真で見られるものです。ヘリコプターの 2 フィートの長さの 4 つのカーボンファイバー製ローター ブレードのうち 1 つの折れた先端の影です。 NASAは、「乱暴な着陸」中に少なくとも1枚のブレードが火星の地表に衝突したと想定しており、これはヘリコプターが空中に復帰できるような損傷ではないという。 インジェニュイティの使命は終わりました。

パーサヴィアランス探査機は、2023 年 8 月 2 日、54 便の直前にインジェニュイティのこの写真を撮影しました。NASA/JPL-カリフォルニア工科大学/ASU/MSSS

NASAは今晩早く記者会見を開き、インジェニュイティに何が起こったのか、そして次に何が起こるのかについて、できる限り多くの情報を提供した。 まず、プレスリリースの要約は次のとおりです。

インジェニュイティのチームは、ヘリコプターが前の飛行で緊急着陸を実行した後、位置を特定するために1月18日に短い垂直飛行を行うことを計画した。 データによると、ヘリコプターは計画通り、最高高度 40 フィート (12 メートル) に達し、4.5 秒間ホバリングした後、毎秒 3.3 フィート (秒速 1 メートル) の速度で降下を開始したことが示されています。

しかし、インジェニュイティは地表から約 3 フィート (1 メートル) の高さで、回転翼航空機の通信中継器として機能する探査機との通信を失いました。 翌日、通信が再確立され、飛行に関する詳しい情報が NASA JPL の地上管制官に伝えられました。 ローターブレードの損傷を明らかにする画像が数日後に到着した。 通信途絶の原因と着陸時のヘリコプターの向きは現在も調査中である。

NASAは何が起こったのか正確にはわかっていませんが、前のフライトである71便の緊急着陸の原因に基づいていくつかの考えを持っています。」[This location] 「これは、私たちがこれまでにナビゲートしなければならなかった地形の中で最も困難な場所の一部です」と NASA JPL の Ingenuity プロジェクト マネージャーである Teddy Tzanetos 氏は NASA の記者会見で述べました。 「とても特徴のない、当たり障りのない砂地です。 だからこそ、71便では緊急着陸があったと我々は信じているのです。 彼女は地表の上を飛行していましたが、見るべき岩や移動できる地物があまり多くないことに気づき、インジェニュイティが独自に緊急着陸を指示したのです。」

Ingenuity は、単眼での特徴追跡に 30hz で動作する下向き VGA カメラを使用し、フレーム間で個別の特徴の見かけの動きを比較して、地面上の動きを決定します。 このオプティカル フロー技術は地球上のドローン (およびその他のロボット) にも使用されており、追跡する十分な機能がある限り、非常に信頼性が高くなります。 問題が起こり始めるのは、カメラが特徴のないものを見ているときです。これが、消費者向けドローンが水上を飛行するときに予期せぬ動作について警告する理由であり、ロボット工学研究所が奇妙なカーペットや壁紙を使用していることが多い理由です。機能が増えれば増えるほど、よりいい。 火星では、インジェニュイティは岩などの特徴的な特徴を探して確実に航行していましたが、特徴のない砂浜の上を飛行することで深刻な問題が発生したと、インジェニュイティの名誉首席パイロット、ハーバード・グリップ氏が今日の記者会見で説明してくれました。

このようなシステムが機能する方法は、 [the features] それを見て、コンセンサスに実際には同意しないものを破棄します。 危険なのは、機能が不足したとき、ナビゲートする機能があまり多くなく、コンセンサスが何なのかを実際に確立できず、間違った種類の機能を追跡することになったときです。物事が軌道から外れてしまう可能性があります。

70便（12月22日）中のインジェニュイティのナビゲーションカメラからのこの眺めには、71便と72便の間に問題を引き起こす可能性のある、ほとんど特徴のない地形のエリアが示されています。NASA/JPL-カリフォルニア工科大学

71便の緊急着陸後、チームは次に「ポップアップ」飛行を試みることに決めた。飛行時間は約30秒間で、12メートルまで真っすぐ上昇し、その後は下降をチェックアウトする予定だった。ヘリコプターのシステム。 インジェニュイティが降下中、着陸直前にヘリコプターとの通信が途絶えた。 「私たちには、それが同じ特徴のない砂地形の課題に直面していたと信じる理由があります [as in the previous flight]」とツァネトスは言った。 「そして、航行上の課題により、ローターが地表に衝突し、停電が発生し、通信が失われる可能性がありました。」 グリップ氏は、何が起こったと考えているかをさらに詳しく説明しています。

私たちが持っているテレメトリがまばらであるため、これの一部は推測ですが、テレメトリで確認できるのは、飛行の最後の部分に向かって砂の上に降りてきて、地上に近づいているときにヘリコプターが相対的に離れていることです。すぐに、着陸目標から水平方向に遠ざかろうとしていると考え始めます。 おそらく、着陸時にその位置を修正しようとして、攻撃的な操縦を行った可能性があります。 そして、それはヘリコプターの横方向の動きと傾きを考慮しており、ブレードを地面に叩きつけてパワーを失うか、あるいは接地してブレードを打ち付ける前にパワーを失うほど攻撃的な操縦を行った可能性がある。それらの詳細はまだわかりません。 私たちには決して分からないかもしれません。 しかし、私たちはそれらの詳細を解明するために、私たちが持っているデータを使ってできる限りの努力をしています。

インジェニュイティチームが次のソルでヘリコプターとの連絡を再確立しようとしたとき、「彼女は私たちが期待していた場所にまさにそこにいました」とツァネトス氏は語った。 「ソーラーパネルの電流は良好で、彼女が直立していることを示していました。」 実際、すべてが「全面的にグリーン」でした。 それは、チームがインジェニュイティのナビゲーションカメラからの画像を調べ始めて、損傷した下部ブレードの影を発見するまでのことでした。 たとえそれがインジェニュイティへの唯一のダメージだったとしても、ローターシステム全体のバランスが崩れて揚力が大幅に低下しており、それ以上の飛行は不可能になるだろう。

損傷した刃先の影の拡大図。NASA/JPL-カリフォルニア工科大学

頭の片隅では、ダウンリンクごとに準備をしているということが常にあります。今日が最後の日になるかもしれないし、今日が最後の日になるかもしれません。 そのため、写真が降りてきて画面に表示されるのを見て、明らかに悲しみの最初の瞬間があり、それが私たちに何が起こったのかを確信させました。 しかし、それはすぐに幸福と誇り、そして私たちが成し遂げたことに対するお祝いの気持ちに置き換えられます。 ええと、彼女が歩んできた旅は本当に注目に値するものであり、それらのソルのすべてを祝う価値があります。 太平洋時間の今夜午後9時頃、探査機パーサヴィアランスからインジェニュイティが展開して以来、地表に到達した時間が1000ソルを迎えることになる。 そこで彼女は、自分の使命を終えるのに非常にふさわしい時期を選びました。 —テディ・ツァネトス

Ingenuity チームは、ヘリコプターの複数のブレードに損傷があると推測しています。 ブレードは非常に速く回転するため、1 つが表面に衝突すると、他のブレードも同様に衝突する可能性があります。 計画では、ブレードをゆっくりと回転させて他の人を視界に入れ、より多くの情報を収集しようとすることです。 NASAがインジェニュイティを詳しく観察するために探査車パーサヴィアランスを転用する可能性は低いように思えます。 科学ミッションを継続しながら、探査機はインジェニュイティの高度 200 ～ 300 メートルに到達し、写真を撮ろうとしますが、高品質の画像を撮影するには遠すぎる可能性があります。

パーサヴィアランスは、2023 年 3 月 14 日にインジェニュイティが 47 便で離陸するのを見守ります。NASA/JPL-カリフォルニア工科大学/ASU/MSSS

技術デモとして、Ingenuity の存在理由はすべて、可能性の限界を押し上げることでした。 そして、グリップが説明するように、最後の飛行でも、この小さなヘリコプターはまさにそれを実行し、可能な限り遠くまで到達するまで、それを超えて、より新しくてより危険なことを試みました。

全体として、Ingenuity が地形の特徴を利用してナビゲートした方法は、信じられないほど成功しました。 私たちはこの種の地形に対処するためにこのシステムを設計したわけではありませんが、それでも、つかまるものが何もないこの完全に当たり障りのない地形を飛行するこの瞬間までは、ある意味無敵でした。 したがって、これには私たちにとっていくつかの教訓があります。特定の種類の地形がこのようなシステムの罠になる可能性があることがわかっています。 この特徴のない地形に遭遇したときに後退する機能は、将来のヘリコプターに装備される可能性があります。 そして、より高解像度のカメラを使用するなどの解決策もあり、それがあればおそらくこの状況を軽減するのに役立つでしょう。 しかし、それはすべてこの技術デモの一部であり、事前に偵察されたエリア内で最大 5 回の飛行ができるようにこのヘリコプターを装備し、それ以上のことを行い続けています。 そして、ラインまでずっと作業し、それからラインを越えて、それ以上処理できない場所までそれを傾けるだけでした。

おそらく、インジェニュイティの最も重要な貢献は、火星に回転翼航空機を設置することが可能であるだけでなく、実際的で価値があることを示したことです。 「インジェニュイティが飛んでいなかったら、そしてこれほど長く生き残っていなかったとしたら、サンプル回収ヘリコプターについて話すことはなかったと思います」と、インジェニュイティの50回目の飛行後にテディ・ツァネトス氏は語った。 そしてそれはサンプル帰還ミッションだけではありません。JPL はさらに大型の火星科学ヘリコプターも開発中であり、その存在はインジェニュイティの成功のおかげです。

火星に滞在して約3年。 火星の空を128分11マイル飛行。 「私たちの宇宙飛行士の一人がインジェニュイティを持ち帰って、私たち全員がスミソニアン博物館でインジェニュイティを訪れることができる日を楽しみにしています」とJPLのローリー・レーシン所長は今日の記者会見の終わりに述べた。

私が一番前に並びます。

私たちは、ヘリコプターと探査機のチームメンバーの両方への詳細なインタビューを含む、Ingenuity について広範囲にわたって書いてきました。それらは今日再読する価値があります。 ありがとう、インジェニュイティ。 よくやったね。

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