Helikopter Ingenuity był bardziej rewolucyjny, niż oczekiwano

W ubiegły weekend NASA ogłosiła zakończenie marsjańskiej przygody małego helikoptera Ingenuity, po tym jak rozbił się on w wyniku utraty komunikacji ze swoim partnerem, Perseverance. Ale mimo to wszyscy uczestnicy projektu mogą być bardzo dumni z niezliczonych wyczynów dokonanych przez ich małego ucznia, który stał się wyjątkowy Pierwsza maszyna, która poleciała na inną planetę.

Dla inżynierów to także okazja, aby przyjrzeć się innowacjom, które pozwoliły im stworzyć takie cudo. Niedawno w wywiadzie z Teddym Tzanitosem udostępnił ćwiczenie Ars Technica.

Jest osobą szczególnie wykwalifikowaną do mówienia o kreatywności i nie bez powodu: jest szefem zespołu, który wyprodukował ten mały klejnot w Laboratorium Napędów Odrzutowych (JPL). To legendarne laboratorium NASA, któremu zawdzięczamy większość niesamowitych dzieł agencji – w tym te słynne Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba. Dostarczył kilka pysznych informacji na temat małego helikoptera.

Podróż na Marsa jest wielką tajemnicą

Było już jasne, że Ingenuity to wspaniała maszyna, o czym świadczyła jej niesamowita historia serwisowania i długowieczność. Podejrzewaliśmy również, że projekt musi być A Ogromna łamigłówka Z wielu powodów. Jego twórcy musieli żonglować górą ograniczeń niemal nie do pogodzenia.

Na przykład musiałaby być wystarczająco lekka, aby wznieść się do atmosfery Marsa, która jest około 100 razy mniej gęsta niż ziemska. Nic nie jest jasne, ponieważ musiał pomieścić dużą liczbę instrumentów, a przede wszystkim potężny wirnik, mogący obracać się znacznie szybciej niż helikoptery naziemne, aby kompensować rozrzedzenie powietrza.

Nie licząc paneli słonecznych, akumulatorów, systemu łączności i różnych elementów konstrukcyjnych, które chronią jego wrażliwe elementy wewnętrzne przed atakami marsjańskiego pyłu.

Komputer pokładowy, główny problem

Możemy się więc zastanawiać, w jaki sposób JPL był w stanie rozwiązać to pozornie nierozwiązywalne równanie. Ponieważ tradycyjnie lekkość nie była priorytetem dla inżynierów przy projektowaniu sprzętu do statków kosmicznych. Jest odwrotnie. Z oczywistych powodów, Systematycznie stawiają na niezawodność Kosztem mas.

Widać to chociażby na poziomie rad750, komputer pokładowy używany na wielu statkach kosmicznych. Możemy przytoczyć łazik marsjański ciekawość, JWST, a nawet Perseverance, przyjaciółka Ingenuity podczas jej epickiej podróży po Czerwonej Planecie. To zaprojektowane przez IBM urządzenie ma skromny procesor w porównaniu do komputerów konsumenckich i zawiera 10,4 miliona tranzystorów zdolnych do przetwarzania 266 milionów operacji na sekundę.

Ale to, co tracisz na surowej mocy obliczeniowej, nadrabiasz trwałością. Jest w stanie pochłonąć około 1000 Gy promieniowania, co odpowiada około 500 000 latom ekspozycji na promieniowanie tła na Ziemi. Może także pracować w szerokim zakresie temperatur (od -55°C do 125°C), a wszystko to przy budżecie mocy wynoszącym zaledwie 10 W. To prawdziwy czołg w porównaniu do komputera osobistego.

Problem w tym, że RAD750 waży około 450 gramów. Nie jest to nieistotne w przypadku łazika takiego jak Perseverance lub orbitera takiego jak Webb… ale Zbyt ciężki dla kreatywnościktórych waga nie może przekraczać 2 kg.

Rekordowa moc obliczeniowa

Dlatego koledzy Zaanitosa zmuszeni byli improwizować. Podjęli niezwykle rzadką w lotnictwie decyzję: Poświęcasz sprzęt zaprojektowany specjalnie dla tej przestrzeni i wybierasz procesor głównego nurtu. Wybrali A Snapdragona 801procesor do smartfonów wprowadzony na rynek przez Qualcomm w 2015 roku. Mając na wadze niecałe 30 gramów, był już lepiej dostosowany do zadania Ingenuity.

Oczywiście zespół musiał zaprojektować nowe elementy konstrukcyjne, aby chronić ten element, który był bardziej podatny na ograniczenia przestrzenne. Ale gra była tego warta, ponieważ to nastawienie również miało ogromną przewagę. Tak naprawdę chip Qualcomma jest znacznie wydajniejszy od RAD750.

Do tego stopnia, że ​​zdaniem Tzanitosa Ingenuity była po prostu najpotężniejszą maszyną, jaką kiedykolwiek uruchomiono w laboratorium, w tym Kosmicznym Teleskopem Jamesa Webba, który zrewolucjonizował astrofizykę — i to w dużym stopniu! ” Procesor Ingenuity jest 100 razy mocniejszy niż procesory w każdym innym urządzeniu, które firma JPL wysłała do tej pory w kosmos… razem wzięte. », wyjaśnia L Ars Technica.

Nowa filozofia z głębokimi implikacjami

Przyjęli także A Podobne podejście można zaobserwować w przypadku innych komponentów Jak baterie. To śmiałe zagranie opłaciło się więcej niż tylko. Chociaż ten sprzęt nie jest specjalnie zaprojektowany do zastosowań kosmicznych, Ingenuty udowodniła, że ​​tak jest Wyjątkowo potężny. Zanim doszło do nieszczęścia, zdążył wykonać 72 loty – prawie piętnaście razy więcej, niż pierwotnie zakładali inżynierowie!

Wiedzieliśmy już, że ogromny sukces małego helikoptera zainspiruje zupełnie nowy rodzaj maszyn latających, otwierając tym samym nową erę eksploracji kosmosu. Jednak w świetle tych nowych informacji wydaje się, że jej dziedzictwo może sięgać dalej i być może zachęci to NASA do takiego działania. Ponownie rozważ wszystkie standardy rządzące projektowaniem sprzętu kosmicznego.

W przyszłości takie podejście może zaowocować lżejszymi i wydajniejszymi maszynami na wszystkich poziomach, zapoczątkowując w ten sposób rewolucję technologiczną o większym znaczeniu, niż oczekiwano. Kolejny dowód na to, że ta niepozorna mała maszyna w pełni zasługuje na swoje miejsce w panteonie nauki o kosmosie.

🟣 Aby nie przegapić żadnych nowości w Journal du Geek, zapisz się wiadomości Google. A jeśli nas lubisz, codziennie rano mamy newsletter.