Utvecklingen av nästa generations Marshelikoptrar nyttjar bokstavligen det bästa av två världar. Här på jorden har vi tillgång till instrument och möjlighet till direkta test av nya komponenter. På Mars har vi de verkliga förhållandena som vi aldrig riktigt kan återskapa här på jorden: den mycket tunna atmosfären och svaga gravitationen.
Vi tittar närmare på hur jorden och Mars nyttjas i utvecklingen av framtidens rymdhelikoptrar.
Mars
Planen var från början att Marshelikoptern Ingenuity inte skulle flyga mer än fem gånger. Ärligt talat hade projektledarna varit supernöjda bara den hade lyckats flyga överhuvudtaget. Den började som en teknikdemonstration, och lyckades med sin för första gången den 19 april 2021. Efter denna första flygning då den lyckades bevisa att det var möjligt att flyga på Mars gick Ingenuity in i en operativ demonstrationsfas i maj 2021. Målet var att visa hur spaning från luften kan gynna framtida utforskning av Mars och andra planeter.
Sedan den första flygningen fördes in i uppdragets loggbok har helikoptern varit i luften 66 gånger. Vid varje tillfälle täcker den ny mark och ger oss perspektiv som inget tidigare planetuppdrag gett oss.
Under de senaste nio månaderna har Ingenuity fördubblat sin maximala hastighet och höjd, ökat sin vertikala och horisontella acceleration, och har lärt sig att landa långsammare. Det ger viktiga data som används för ny utveckling här på jorden.
Ingenuitys flygningar begränsas av tillgång till energi samt motortemperatur, och varar vanligtvis mellan två och tre minuter. Om helikoptern flyger för snabbt kan det även förvirra navigationssystemet, som använder en kamera för att känna igen stenar och andra fenomen på markytan. Om föremålen susar förbi för snabbt kan systemet helt enkelt tappa bort sig.
För att uppnå en högre maximal hastighet skickar teamet på jorden kommandot att helikoptern ska flyga på högre höjder, vilket gör att objekten syns längre.
Teamet bakom Ingenuity har också experimenterat med farkostens landningshastighet. Helikoptern är konstruerad för att landa på ytan relativt snabbt, för att minska risken att den studsar tillbaka upp i luften. Om helikoptern kan landa långsammare blir det möjligt att bygga lättare landningsställ, vilket lämnar utrymme för andra viktiga komponenter.
Arbetet är inte heller över än. I december ska Ingenuity genomföra två höghastighetsflygningar med en särskild uppsättning manövrar som är utformade för att mäta prestandan.
Data från dessa flygningar används sedan för att finjustera aeromekaniska modeller av hur rotorfarkoster beter sig på Mars. På jorden utförs sådana tester vanligtvis under de första flygningarna. På Mars behöver man dock vara lite mer försiktig. Det är långt till närmaste reparationsverkstad, och man får inte en chans att göra om det.
Jorden
Nästa generations rotorblad i kolfiber, som testas på jorden, är nästan 10 centimeter längre än de på NASA:s Ingenuity. De har även högre hållfastighet och en annan design. NASA tror att dessa blad kan möjliggöra större och mer kapabla Marshelikoptrar, men vägen framåt är inte rak. Utmaningen är att turbulens snabbt kan ta överhanden när bladspetsarna går snabbare och närmar sig överljudshastigheter.
En ytterligare utmaning är att hitta ett passande utrymme för att testa rotorbladen. För att lösa detta har ingenjörerna vänt sig till NASA:s Jet Propulsion Laboratory, där de har en 8 meter bred och 26 meter hög rymdsimulator. Under tre veckor i september övervakade sensorer, mätare och kameror när bladen utsattes för körning efter körning i allt högre hastighet.
Bladen snurrade tillslut upp till 3 500 varv per minut, vilket är 750 varv snabbare än Ingenuity. De nya bladen är nu mer än en hypotes, de är redo för framtidens flygningar.
