¿Durante cuánto tiempo podría el helicóptero Ingenuity de Marte seguir el ritmo del rover Perseverance si quisiera?

Hay dos partes en esta pregunta. La primera es, ¿puede mantenerse físicamente al día? Como mencionaste, el rango de 300 m por vuelo se establece específicamente. De esta página , podemos deducir que un vuelo de 90 segundos por día cubrirá la distancia de 300 metros. Sin duda, parte de esa potencia se reservará para los primeros segundos de vuelo, pero parece bastante probable que Ingenuity pueda seguir fácilmente el ritmo de Perseverance, con una distancia promedio de solo 10-20 m/día en ese frente.

La segunda parte es ¿cuánto tiempo se puede mantener? Bueno, esto es un poco más difícil de saber con seguridad. La NASA ha publicado un documento que detalla parte del sistema, incluido el sistema de energía, ¡así que echemos un vistazo! La potencia de la batería al final de su vida útil se estima en 35,75 Wh. De esta. Se reservan 10,73 Wh para mejorar la vida útil de la batería y emergencias, 21 Wh se reservan para el uso nocturno del calentador. Esto deja 10 Wh por vuelo por día, suponiendo que el vuelo se realice para permitir algún cargo. Usando esos valores, todavía es posible un vuelo de 90 segundos en EOL. Las hojas de especificaciones de las baterías muestran una degradación de alrededor del 20 % después de 500 cargas.

Todavía hay algunas incógnitas en eso. Uno notará que el presupuesto de energía total para un día es 41, mientras que la energía estimada de la batería EOL es en realidad 36 Wh. Creo que esto se logrará con vuelos de mediodía cada dos días cuando las cosas empiecen a ponerse más difíciles.

Sin embargo, el resultado final es que se necesitan al menos 31 Wh solo para garantizar suficiente energía para sobrevivir, como está planeado actualmente. Creo que eso sucederá después de unos 1000 cargos. Incluso sin un vuelo, la cantidad de descarga por día es bastante significativa. Creo que Ingenuity no puede sobrevivir más de 4 años, a menos que se determine una estrategia de calefacción óptima en una fecha futura.

Nota: Esto es más como un complemento de la otra respuesta.

Para responder a la pregunta, primero tendría que saber si Ingenuity podría mantenerse con vida durante un período prolongado de tiempo.
Además, haría una gran diferencia si pudiera volar todos los días o cada 2 o 3 días.
¡Entonces tendremos que saber cuánto se puede cargar la batería todos los días!

De esta respuesta obtenemos que la energía solar al mediodía durante un año marciano en el cráter Jezero tiene su valor mínimo de unos 475 W/m² en julio de 2021.
Si multiplicamos ese valor por 24/$\pi$tenemos la energía diurna por m² de 3628 Wh/m² .
(el denominador$\pi$representa el hecho de que una franja de tierra alrededor de Marte cerca y paralela al ecuador con una longitud de 2$\pi$r tiene un área iluminada por el Sol con una longitud de 2r.)
De este artículo podemos deducir que un total del 19% de la radiación solar entrante en Marte es absorbida o reflejada, por lo que la energía entrante disminuiría a 2939 Wh/m² .
(Las condiciones atmosféricas locales podrían cambiar este porcentaje para el cráter Jezero, por supuesto)
Mars Helicopter Technology Demonstrator dice que el panel solar de Ingenuity tiene un área de celda activa de 544 cm², por lo que recibirá un total de aproximadamente 160 Wh todos los días .
El panel está hecho de celdas solares IMM4J que han alcanzado una eficiencia de conversión AM0 del 33% , dando un total de 52,8 Wh de energía eléctrica al sistema de baterías.
Finalmente, con pérdidas de energía del 10-20% con carga y descarga, 42 Wh deberían estar disponibles diariamente para su uso.

¡Qué coincidencia que este valor sea casi igual a la suma de la capacidad de reserva, la energía de supervivencia nocturna y los 10 Wh que deberían estar disponibles para un vuelo diario , mencionados en la página 15 del Mars Helicopter Technology Demonstrator !