Ingenuity

Ingenuity
Bagian dari Mars 2020
Produsen	Jet Propulsion Laboratory
Detail teknis
Dimensi	Chassis: kubus berukuran 14 cm (5,5 in)[1] Rotor: berdiameter 120 cm (47 in)[2][1] Height: 80 cm (31 in)[1]
Massa pendaratan	Total: 18 kg (40 pon)[3][2] Baterai: 273 g (9,6 oz)
Daya	350 W (0,47 hp)[4]
Riwayat penerbangan
Tanggal peluncuran	30 Juli 2020, 11:50 UTC
Tempat peluncuran	Cape Canaveral SLC-41
Tanggal pendaratan	18 Februari 2021, 20:55 (18 Februari 2021, 20:55) UTC
Lokasi pendaratan	Kawah Jezero
Instrumen
Inertial sensors Laser altimeter Navcam × 2
Lambang misi

Ingenuity (juga dikenal sebagai Helikopter Mars)^[5][6] adalah helikopter nirawak yang digunakan untuk menguji teknologi dan mencari target penelitian menarik di Mars. Helikopter ini juga akan membantu perencanaan rute penjelajahan terbaik untuk robot penjelajah Mars pada masa depan.^[7][8] Helikopter ini berhasil melakukan penerbangan pertamanya di permukaan Mars pada 19 April 2021.^[9]

Ingenuity dilepaskan dari robot penjelajah Perseverance pada 2021 sebagai bagian dari misi Mars 2020. Helikopter ini diharapkan dapat terbang hingga lima kali selama masa uji 30 hari di awal misi penjelajahan.^[10] Setiap penerbangan tidak akan memakan waktu lebih dari tiga menit dengan ketinggian antara 3 hingga 10 meter dari permukaan Mars. Helikopter dapat menempuh jarak hingga 300 meter (980 ft) tiap sesi penerbangan. Ingenuity akan menggunakan sistem kendali otonom serta dapat berkomunikasi secara langsung dengan robot penjelajah Perseverance setelah setiap pendaratan. Jika berfungsi seperti yang diharapkan, NASA akan menggunakan desain seperti ini untuk membangun kendaraan atmosfer Mars pada masa depan.^[11]

MiMi Aung merupakan pemimpin proyek ini.^[12] Kontributor lain yang berkontribusi pada proyek ini ialah AeroVironment Inc., Pusat Penelitian NASA Ames, dan Pusat Penelitian Langley NASA.^[13]

Rancangan

Karakteristik penerbangan Ingenuity

Revolusi/menit	Hingga 2.400 rpm [2]
Kecepatan ujung baling-baling	< Mach 0,7 [6]
Waktu penerbangan	Hingga 90 detik, sekali per hari
Waktu operasional	1 penerbangan atau lebih dalam 30 hari
Jangkauan maksimum	Penerbangan: 300 m (980 ft)[11] Radio: 1.000 m (3.300 ft)
Ketinggian maksimum	5 m (16 ft)
Kecepatan maksimum	Horizontal: 10 m/s (33 ft/s)[13] Vertikal: 3 m/s (9,8 ft/s)[13]

Ingenuity dirancang sebagai demonstrasi teknologi oleh JPL untuk menilai apakah teknologi ini dapat terbang dengan baik dan memberikan pemetaan serta panduan yang lebih baik untuk misi pada masa depan.^[14][15] Helikopter dirancang untuk dapat memotret dengan resolusi gambar sekitar sepuluh kali lebih baik dibandingkan gambar yang dipotret dari orbit. Kamera helikopter juga akan menampilkan fitur yang mungkin tidak dapat dijangkau oleh kamera robot penjelajah. Dengan adanya teknologi seperti ini, robot penjelajah pada masa depan akan dapat menjelajah dengan jangkauan tiga kali lebih jauh tiap sol.^[16] Generasi kendaraan rotor berikutnya mungkin akan memiliki massa sekitar 5 hingga 15 kg dengan muatan sains bermassa antara 0,5 dan 1,5 kg. Pesawat potensial ini dapat memiliki komunikasi langsung ke pengorbit dan mungkin atau mungkin tidak terus bekerja dengan aset mendarat.

Helikopter ini menggunakan rotor koaksial dengan diameter 11 m (36 ft) yang memiliki arah putar saling berlawanan. Muatan yang rencananya dibawa oleh helikopter berupa kamera resolusi tinggi untuk navigasi, pendaratan, dan survei sains di medan, serta sistem komunikasi untuk menyampaikan data dan informasi menuju robot penjelajah Perseverance.^[17] Meskipun tergolong sebagai helikopter, kendaraan ini dibangun dengan standar wahana antariksa agar dapat menahan g-force dan getaran selama peluncuran. Kendaraan ini juga dilengkapi sistem pelindung radiasi yang mampu beroperasi di lingkungan Mars yang dingin. Medan magnet Mars yang tidak konsisten membuat penggunaan kompas untuk navigasi tidak dapat dilakukan. Oleh karena itu, helikopter akan menggunakan kamera pelacak surya yang terintegrasi dengan sistem navigasi inersia visual buatan JPL. Beberapa masukan tambahan termasuk giroskop, odometry visual, sensor kemiringan, altimeter, dan detektor bahaya.^[18] Panel surya akan digunakan sebagai sistem pengisi ulang baterai yang berupa enam sel Sony Li-ion dengan kapasitas 2 Ah.^[11]

Hfelikopter ini akan menggunakan prosesor Qualcomm Snapdragon dari Intrinsyc dengan sistem operasi Linux. Prosesor terhubung ke dua Unit Mikrokontroler (MCU) kendali penerbangan untuk menjalankan fungsi kontrol-penerbangan yang diperlukan. Komunikasi dengan robot penjelajahan dilakukan melalui sambungan radio menggunakan Zigbee yang diimplementasikan melalui chipset 900 MHz SiFlex 02 yang terpasang di robot penjelajah dan helikopter. Sistem komunikasi dirancang untuk dapat menyampaikan data pada 250 kbit/s dengan jarak hingga 1.000 m (3.300 ft) .

Helikopter Ingenuity akan melakukan perjalanan ke Mars bersama robot penjelajah Perseverance. Helikopter tersebut dipasang ke bagian bawah robot penjelajah dan akan dilepaskan ke permukaan Mars 60 atau 90 hari Mars setelah pendaratan. Robot penjelajah kemudian akan bergerak sejauh 100 m (330 ft) sebelum uji terbang dimulai.^[19]

Pengembangan

NASA JPL dan Caltech telah mempertimbangkan robot pengintai udara untuk menemani penjelajah Perseverance sejak tahun 2014.^[13][20] Pada pertengahan 2016, dibutuhkan pendanaan sebesar US $15 juta agar pengembangan helikopter ini dapat terus berjalan.^[21] Pada Desember 2017, model rekayasa kendaraan telah diuji dalam simulator kondisi permukaan Mars^[1][11] dan di Kutub Utara, meskipun pendanaan misi belum disetujui atau.^[22] Anggaran federal Amerika Serikat diumumkan pada Maret 2018, menyediakan pendanaaan sebesar $23 juta untuk helikopter.^[23][24] Pada 11 Mei 2018, diumumkan bahwa proses pengembangkan dan pengujian helikoptermdapat diselesaikan sebelum peluncuran misi Mars 2020.^[25] Helikopter kemudian menjalani serangkaian uji dinamika penerbangan dan lingkungan^[26] hingga kemudian dipasang ke bagian bawah robot Perseverance pada Agustus 2019.^[27] Nama Ingenuity berasal dari Vaneeza Rupani, seorang siswa kelas 11 di Tuscaloosa County High School di Northport, Alabama, yang mengirimkan esai dalam kontes "Name the Rover" NASA.^[5][28]

Profil misi

Setelah melepaskan Ingenuity, penjelajah bergerak pergi sejauh 100 m (330 ft) dari kendaraan tersebut.^[29][30] Helikopter Ingenuity diharapkan mampu terbang hingga lima kali selama periode uji coba 30 hari yang dimulai pada April 2021.^[3][10] Tiap penerbangan menargetkan ketinggian antara 3–5 m (10–16 ft) di atas permukaan Mars.^[3] Dalam sebuah konferensi pers NASA pada 9 April 2021, Kepala Operasi, Tim Canham dan Aung, mengatakan bahwa penerbangan pertama helikopter hanya berupa penerbangan statik di ketinggian 3 m (9,8 ft) selama 40 detik dan memotret penjelajah dari ketinggian. Penerbangan-penerbangan selanjutnya akan melibatkan profil penerbangan yang lebih ambisius.^{[31]: 0:24:49–0:25:29, 1:22:21–1:22:55} Pada profil penerbangan 90 detik, helikopter ini dapat bergerak horizontal sejauh 50 m (160 ft) dan kembali ke tempat lepas landas.^[3]

Helikopter ini menggunakan sistem kendali otonom selama penerbangan pendeknya. Namun sebelum itu, perintah dan algoritma penerbangan harus ditulis dan dikirimkan oleh operator di Jet Propulsion Laboratory (JPL). Helikopter akan berkomunikasi dengan Perseverance tiap kali berhasil mendarat. Penerbangan kedua dapat dilakukan paling cepat empat hari setelah penerbangan pertama.^{[31]: 1:20:38–1:22:20}

Riwayat operasional

Ingenuity diluncurkan pada 3 April 2021^[32] setelah pendaratan bersama robot penjelajah Perseverance di Kawah Jezero pada 18 Februari 2021 dan pelepasan perisai debu pada 21 Maret 2021.^[33] Pada hari yang sama, Ingenuity mengambil foto permukaan Mars yang kemudian dikirim ke Bumi.^[34][35]

Bilah rotor Ingenuity berhasil dibuka kunci pada 8 April 2021 (sol 48) dan telah melakukan uji putar rotor laju rendah (sekitar 50 rpm).^{[36][37][38][39]} Uji putar rotor laju tinggi dicoba pada 9 April, tetapi gagal karena kedaluwarsanya pewaktu watchdog, ukuran untuk melindungi helikopter dari operasi yang tidak tepat dalam kondisi yang tidak diketahui sebelumnya.^[40] Pada 12 April, pembaruan perangkat lunak yang menambal masalah tersebut diumumkan.^[41] Pada 17 April 2021, Ingenuity berhasil lolos uji putar laju penuh.^[42] Uji ini meliputi pemutaran bilah rotor, ketika masih di tanah, hingga laju penuh (sekitar 2.400 rpm) untuk pertama kalinya di Mars.^[43]

Pada 19 April 2021 pukul 07.34 UTC (14.34 WIB), helikopter ini sukses melakukan penerbangan bermesin pertama di Mars selama 39,1 detik. Ia terbang secara tegak setinggi tiga meter, mengambang di udara, berputar 96 derajat pada porosnya, dan mendarat. Data yang mengonfirmasi keberhasilan penerbangan uji coba beserta foto pertama Ingenuity ketika terbang tiba pada 11.30 UTC (18.30 WIB).^[44][45]

Beberapa hari kemudian, pada 22 April 2021 pukul 09.33 UTC (16.33 WIB), Ingenuity berhasil melakukan penerbangan keduanya selama 51,9 detik. Ia terbang secara tegak setinggi lima meter dan mengambang sejenak pada ketinggian itu. Ia lalu bergerak miring lima derajat untuk membuat rotornya menggerakkan helikopter dua meter ke samping, lalu berhenti, mengambang di tempat, dan berputar untuk mengarahkan kameranya ke arah lain. Ingenuity lalu kembali ke tengah landasan. Data penerbangan ini tiba di Bumi pada 13.20 UTC (20.20 WIB).^[46]

Ingenuity berhasil melakukan penerbangan ketiganya pada 25 April 2021 pukul 11.31 UTC (18.31 WIB) selama 80 detik. Ia terbang setinggi 5 meter dan mengambang sejenak pada ketinggian itu. Ia lalu bergerak 50 meter sambil menjaga ketinggiannya dengan kelajuan 2 meter per detik (7,2 km/jam). Ketika di udara, kamera depannya mengambil foto berwarna ketiganya dan kamera hitam-putih bawah membantu Ingenuity melacak letaknya. Ia lalu putar balik ke tempat lepas landasnya dan mendarat di sana. Data penerbangan ini tiba di Bumi pada 14.16 UTC (21.16 WIB).^[47]

Daftar penerbangan

No.	Tanggal	Lama (detik)	Ketinggian puncak	Jarak jelajah	Rute penerbangan	Target penerbangan	Hasil
1	19 April 2021 07.34 UTC (14.34 WIB)	39,1	3,0 m	0 m	Lepas landas tegak, mengambang, mendarat	Lepas landas sampai ketinggian 3 m Mengambang Berputar searah jarum jam di tempat (toleh dari 0° ke +90°) Mendarat	Sukses	[44] [46] [48]
2	22 April 2021 09.33 UTC (16.33 WIB)	51,9	5,0 m	4,3 m	Lepas landas tegak, mengambang, terbang ke barat, mengambang, putar balik, mengambang, mendarat	Gerak mendatar dengan laju udara maks. 0,5 m/s setelah lepas landas sampai ketinggian 5 m Berhenti dari gerak mendatar Ambil foto dengan kamera depan berwarna Berputar berlawanan arah jarum jam di tempat (toleh dari +90° ke 0° ke -90° ke -180° dalam tiga langkah) Mendarat di tempat lepas landas	Sukses	[46] [49] [50]
3	25 April 2021 11.31 UTC (18.31 WIB)	80	5,0 m	100 m	Lepas landas tegak, mengambang, terbang ke utara, mengambang, putar balik, mengambang, mendarat	Gerak mendatar dengan laju udara maks. 2 m/s sambil mempertahankan ketinggian yang sama dengan penerbangan ke-2 Mendarat di tempat lepas landas setelah bergerak sejauh 50 m ke utara	Sukses	[47] [51] [52]
4	secepatnya 28 April 2021	(belum ditentukan)					Belum diputuskan
5	secepatnya 1 Mei 2021	(belum ditentukan)					Belum diputuskan

Penghormatan kepada Wright Bersaudara

NASA dan JPL menjelaskan bahwa penerbangan Ingenuity sebagai "momen Wright Bersaudara" dengan membandingkannya dengan penerbangan pesawat terbang di Bumi.^[53][54] Sepotong kecil sayap dari pesawat Wright Flyer milik Wright bersaudara (1903) ditempelkan pada kabel di bawah panel surya Ingenuity.^[55]

NASA memberi nama tempat lepas landas dan mendarat Ingenuity dengan nama Lapangan Wright Bersaudara yang diberi kode bandara JZRO (Kawah Jezero) oleh ICAO.^[56] Ingenuity sendiri diberi kode pesawat IGY dengan kode panggil INGENUITY.^[57][58][59]

Galeri

Uji terbang di Mars

Operasi penerbangan

Foto diri

Lihat pula

• Dragonfly - Misi kendaraan rotor robotik ke Titan, diluncurkan pada 2026
• Sky-Sailor

Referensi

Pranala luar

• Portal Penerbangan antariksa

• Situs web Helikopter Mars NASA
• Demonstrator Teknologi Helikopter Mars . (PDF) - Fitur desain utama purwarupa drone.