Ingenuity

Ingenuity (juga dikenal sebagai Helikopter Mars) Mars Helicopter Scout. video presentation at Caltech  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. Helikopter ini berhasil melakukan penerbangan pertamanya di permukaan Mars pada 19 April 2021.

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.Decision expected soon on adding helicopter to Mars 2020. Jeff Fout. Space News. May 4, 2018. 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  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.Mars Helicopter Technology Demonstrator. (PDF) J. (Bob) Balaram, Timothy Canham, Courtney Duncan, Matt Golombek, Håvard Fjær Grip, Wayne Johnson, Justin Maki, Amelia Quon, Ryan Stern, and David Zhu. American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA), SciTech Forum Conference; January 8–12, 2018, Kissimmee, Florida.  

MiMi Aung merupakan pemimpin proyek ini.MiMi Aung - Autonomous Systems Deputy Division Manager. NASA/JPL  Kontributor lain yang berkontribusi pada proyek ini ialah AeroVironment Inc., Pusat Penelitian NASA Ames, dan Pusat Penelitian Langley NASA.Generation of Mars Helicopter Rotor Model for Comprehensive Analyses. (PDF) Witold J. F. Koning, Wayne Johnson, Brian G. Allan. NASA Rotorcraft. 2018 

 Rancangan 
jmpl|Komponen helikoper nirawak Ingenuity
+ Karakteristik penerbangan Ingenuity  Revolusi/menit  Hingga 2.400 rpm   Kecepatan ujung baling-baling  < Mach 0,7   Waktu penerbangan  Hingga 90 detik, sekali per hari   Waktu operasional  1 penerbangan atau lebih dalam 30 hari   Jangkauan maksimum  Penerbangan:  Radio:   Ketinggian maksimum         Kecepatan maksimum 

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. 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.Review on space robotics: Toward top-level science through space exploration (PDF). Y Gao, S Chien - Science Robotics, 2017. 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  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.  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.Heading Estimation via Sun Sensing for Autonomous Navigation. Parth Shah. 2017. Panel surya akan digunakan sebagai sistem pengisi ulang baterai yang berupa enam sel Sony Li-ion dengan kapasitas 2 Ah.

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      .

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  sebelum uji terbang dimulai."NASA's Mars Helicopter: Small, Autonomous Rotorcraft To Fly On Red Planet". Shubham Sharma, International Business Times. May 14, 2018.

 Pengembangan 
NASA JPL dan Caltech telah mempertimbangkan robot pengintai udara untuk menemani penjelajah Perseverance sejak tahun 2014.J. Balaram and P. T. Tokumaru, "Rotorcrafts for Mars Exploration", in 11th International Planetary Probe Workshop, 2014. Pada pertengahan 2016, dibutuhkan pendanaan sebesar US $15 juta agar pengembangan helikopter ini dapat terus berjalan. Pada Desember 2017, model rekayasa kendaraan telah diuji dalam simulator kondisi permukaan MarsHelicopter to accompany NASA's next Mars rover to Red Planet. Stephen Clarke, Spaceflight Now. May 14, 2018 dan di Kutub Utara, meskipun pendanaan misi belum disetujui atau. Anggaran federal Amerika Serikat diumumkan pada Maret 2018, menyediakan pendanaaan sebesar $23 juta untuk helikopter.NASA Mars exploration efforts turn to operating existing missions and planning sample return. Jeff Foust, Space News. February 23, 2018NASA to decide soon whether flying drone will launch with Mars 2020 rover. Stephen Clarke, Spaceflight Now. March 15, 2018 Pada 11 Mei 2018, diumumkan bahwa proses pengembangkan dan pengujian helikoptermdapat diselesaikan sebelum peluncuran misi Mars 2020.Mars Helicopter to Fly on NASA's Next Red Planet Rover Mission. Karen Northon, NASA News. May 11, 2018  Helikopter kemudian menjalani serangkaian uji dinamika penerbangan dan lingkungan  hingga kemudian dipasang ke bagian bawah robot Perseverance pada Agustus 2019.NASA's Mars Helicopter Attached to Mars 2020 Rover. NASA News – JPL. August 28, 2019  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. 

 Profil misi 
Setelah melepaskan Ingenuity, penjelajah bergerak pergi sejauh  dari kendaraan tersebut."NASA's Mars Helicopter: Small, Autonomous Rotorcraft To Fly On Red Planet" , Shubham Sharma, International Business Times, 14 May 2018  Helikopter Ingenuity diharapkan mampu terbang hingga lima kali selama periode uji coba 30 hari yang dimulai pada April 2021. Tiap penerbangan menargetkan ketinggian antara  di atas permukaan Mars. 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  selama 40 detik dan memotret penjelajah dari ketinggian. Penerbangan-penerbangan selanjutnya akan melibatkan profil penerbangan yang lebih ambisius. Pada profil penerbangan 90 detik, helikopter ini dapat bergerak horizontal sejauh  dan kembali ke tempat lepas landas.

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.

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

Bilah rotor Ingenuity berhasil dibuka kunci pada 8 April 2021 (sol 48) dan telah melakukan uji putar rotor laju rendah (sekitar 50 rpm). 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. Pada 12 April, pembaruan perangkat lunak yang menambal masalah tersebut diumumkan. Pada 17 April 2021, Ingenuity berhasil lolos uji putar laju penuh. Uji ini meliputi pemutaran bilah rotor, ketika masih di tanah, hingga laju penuh (sekitar 2.400 rpm) untuk pertama kalinya di Mars.

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).

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).

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).

 Daftar penerbangan 
 No. Tanggal Lama(detik) Ketinggianpuncak Jarakjelajah 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   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   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   4 secepatnya 28 April 2021 (belum ditentukan)   5 secepatnya 1 Mei 2021 (belum ditentukan)  

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

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

 Galeri 
 Uji terbang di Mars 

 Operasi penerbangan 

 Foto diri 

 Lihat pula 
 Dragonfly - Misi kendaraan rotor robotik ke Titan, diluncurkan pada 2026 


 Referensi 

 Pranala luar 

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

Kategori:Wahana antariksa NASA
Kategori:Pesawat terbang NASA
Kategori:Misi ke Mars
Kategori:Helikopter rotor koaksial
Kategori:Helikopter listrik