¿Cómo superó las pruebas el helicóptero Ingenuity incluso sin haber sido desplegado en Marte?

A partir de hoy, se ha eliminado el escudo de escombros. Las "pruebas" discutidas en el artículo son pruebas eléctricas, informáticas y de sensores. Todavía no se ha hecho nada mecánico (aparte de dejar caer el escudo); el helicóptero todavía está unido a la parte inferior del rover.

El artículo oficial de la NASA con fecha de hoy explica que el rover ahora se dirige a una zona de vuelo segura para dejar caer el helicóptero:

Antes de que Ingenuity tome su primer vuelo en Marte, debe estar exactamente en el medio de su aeródromo: un parche de 33 por 33 pies (10 por 10 metros) de bienes raíces marcianos elegido por su planitud y falta de obstrucciones. . Una vez que los equipos del helicóptero y del rover confirman que Perseverance está situado exactamente donde quieren que esté dentro del aeródromo, comienza el elaborado proceso para desplegar el helicóptero en la superficie de Marte.

Consulte esta respuesta para obtener más detalles sobre la zona de vuelo.

Luego se necesitan seis soles (si las cosas van bien) para dejar caer el helicóptero (descrito en detalle en el artículo). El artículo de la NASA también establece que el primer vuelo será "no antes del 8 de abril", y que tomará 3 soles después del primer vuelo solo para descargar todos los datos e imágenes del vuelo.

Sé paciente.

Entonces, ¿cómo superó las pruebas el ingenioso helicóptero incluso sin haber sido desplegado en Marte?

El artículo vinculado afirma que Ingenuity ha "borrado varias comprobaciones del sistema". A modo de analogía, los pilotos humanos de aviones en la Tierra realizan o monitorean todo tipo de controles de sistemas en los aviones antes de que los pilotos piensen siquiera en encender los motores de un avión. Luego, realizan aún más comprobaciones de los sistemas antes de acelerar para despegar.

Los pilotos humanos tienen la ventaja de estar justo al lado de la aeronave. Los operadores remotos de Perseverancia e Ingenio no. Deben esperar 20 minutos entre el momento en que se carga un comando y se recibe el informe de recepción del comando en la Tierra. Este tiempo de velocidad de la luz de ida y vuelta de 20 minutos (o más) significa que los dispositivos enviados a Marte funcionan lentamente. Muy, muy lentamente.

Pasará aproximadamente una semana entre la aprobación de las comprobaciones iniciales del sistema y el inicio de la implementación, y luego pasará otra semana antes de que Ingenuity dé su primer salto. Hay muchas razones para esa lentitud. He mencionado uno, el largo tiempo que tarda una señal en ir de la Tierra a Marte y viceversa. Otra razón clave es que el despliegue implicará inevitablemente varias acciones irreversibles.

Si alguna verificación futura de los sistemas de Ingenuity indica un problema potencial, los controladores de la misión en la Tierra podrían retrasar las operaciones de Ingenuity hasta que se resuelva el problema. Esto sigue siendo una posibilidad hasta el momento en que se toman medidas irreversibles clave. Esto a su vez significa que los controladores en la Tierra procederán lentamente. Muy, muy lentamente.

La pregunta ahora es cómo Ingenuity pudo "pasar pruebas" antes de ser desplegado en Marte. Ambas respuestas anteriores han discutido algunos de los regímenes de prueba, pero ninguna abordó las pruebas de vuelo reales ... que en realidad era la redacción original del OP.

El artículo de Wikipedia sobre Ingenuity dice que Ingenuity realizó vuelos de prueba en un entorno marciano simulado, pero la cita de esa afirmación no hace referencia a ninguna prueba de vuelo. Revisé las muchas otras citas al final del artículo de Wikipedia y encontré esta del JPL, que informa sobre pruebas de vuelo reales. El texto es:

A finales de enero de 2019 se pusieron a prueba todas las piezas que componen el modelo de vuelo (vehículo real que va al Planeta Rojo) del Mars Helicopter de la NASA.

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"Preparándonos para ese primer vuelo en Marte, registramos más de 75 minutos de tiempo de vuelo con un modelo de ingeniería, que era una aproximación cercana a nuestro helicóptero", dijo MiMi Aung, gerente de proyecto del Helicóptero de Marte en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California. "Pero esta prueba reciente del modelo de vuelo fue el verdadero negocio. Este es nuestro helicóptero con destino a Marte. Necesitábamos ver que funcionara como se anuncia".

Si bien volar helicópteros es común aquí en la Tierra, volar cientos de millones de millas (kilómetros) de distancia en la delgada atmósfera marciana es algo completamente diferente. Y crear las condiciones adecuadas para realizar pruebas aquí en la Tierra presenta su propio conjunto de desafíos.

"La atmósfera marciana tiene solo un uno por ciento de la densidad de la Tierra", dijo Aung. "Nuestros vuelos de prueba podrían tener una densidad atmosférica similar aquí en la Tierra, si colocas tu aeródromo a 100.000 pies (30.480 metros) de altura. Así que no puedes ir a ningún lado y encontrar eso. Tienes que hacerlo".

Aung y su equipo de Mars Helicopter hicieron precisamente eso en el Simulador espacial del JPL, una cámara de vacío de 25 pies de ancho (7,62 metros de ancho). Primero, el equipo creó un vacío que succiona todo el nitrógeno, el oxígeno y otros gases del aire dentro del gigantesco cilindro. En su lugar, el equipo inyectó dióxido de carbono, el ingrediente principal de la atmósfera de Marte.

"Poner nuestro helicóptero en una atmósfera extremadamente delgada es solo una parte del desafío", dijo Teddy Tzanetos, conductor de pruebas del Mars Helicopter en JPL. "Para simular verdaderamente volar en Marte, tenemos que eliminar dos tercios de la gravedad de la Tierra, porque la gravedad de Marte es mucho más débil".

El equipo logró esto con un sistema de descarga por gravedad: un cordón motorizado conectado a la parte superior del helicóptero para proporcionar un tirón ininterrumpido equivalente a dos tercios de la gravedad de la Tierra. Si bien el equipo estaba comprensiblemente preocupado por cómo le iría al helicóptero en su primer vuelo, también estaban preocupados por cómo funcionaría el sistema de descarga por gravedad.

"El sistema de descarga por gravedad funcionó perfectamente, al igual que nuestro helicóptero", dijo Tzanetos. "Solo necesitábamos un vuelo estacionario de 2 pulgadas (5 centímetros) para obtener todos los conjuntos de datos necesarios para confirmar que nuestro helicóptero de Marte vuela de forma autónoma tal como fue diseñado en una atmósfera delgada similar a la de Marte; no había necesidad de ir más alto. Fue un diablos de un primer vuelo ".

El primer vuelo del Mars Helicopter fue seguido por un segundo en la cámara de vacío al día siguiente. Registrando un gran total de un minuto de tiempo de vuelo a una altitud de 2 pulgadas (5 centímetros), más de 1500 piezas individuales de fibra de carbono, aluminio apto para vuelos, silicio, cobre, papel aluminio y espuma han demostrado que pueden funcionar juntos como una unidad cohesiva.

Suena como "prueba de vuelo" para mí, o al menos lo más cercano a "prueba de vuelo" que podría lograrse aquí en la Tierra.