• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Mannen som ville flyga på Mars:Berättelsen om Mars Helicopters chefsingenjör

    Mars Helicopters chefsingenjör Bob Balaram och Mars Helicopter på ett testbänk. Teknikdemonstrationen kommer att åka ombord på NASA:s Perseverance-rover till den röda planeten. Kredit:NASA/JPL-Caltech

    Mars Helikoptern åker till den röda planeten i sommar med NASA:s Perseverance-rover. Helikopterns chefsingenjör, Bob Balaram, delar med sig av sagan om hur den kom till.

    Redan innan den här intervjuaren kan avsluta frågan, "Har någon någonsin sagt till dig att detta var en galen idé?" Bob Balaram hoppar in:"Alla. Hela tiden."

    Denna "galna idé" är Mars Helikopter, för närvarande på Kennedy Space Center och väntar på att få åka till den röda planeten på Mars Perseverance-rovern i sommar.

    Även om Balaram förmodligen inte visste det vid den tiden, fröet till en idé som denna grodde för honom på 1960-talets Apollo-era, under sin barndom i södra Indien. Hans farbror skrev till det amerikanska konsulatet, ber om information om NASA och rymdutforskning. Det utbuktande kuvertet skickade de tillbaka, fyllda med glansiga häften, hänförd unge Bob. Hans intresse för rymden väcktes ytterligare genom att lyssna på månen som landade på radion. "Jag slukade den, " säger han. "Långt innan internet, USA hade bra räckvidd. Du hade mina ögonglober."

    Hans aktiva hjärna och fertila fantasi fokuserade på att skaffa sig en utbildning, vilket skulle leda honom till en kandidatexamen i maskinteknik från Indian Institute of Technology, en magister- och Ph.D. i data- och systemteknik från Rensselaer Polytechnic Institute, och en karriär vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory i södra Kalifornien. Där har han stannat i 35 år som robotteknolog.

    Balarams karriär har omfattat robotarmar, tidiga Mars rovers, teknik för ett tänkt ballonguppdrag för att utforska Venus och en snålhet som ledare för Mars Science Laboratory-entrén, mjukvara för nedstigning och landning.

    Att skära igenom hinder, byråkrati och Mars-atmosfären

    Som med många innovativa idéer, det krävdes en by för att få helikoptern att hända. På 1990-talet Balaram deltog i en professionell konferens, där Stanford-professorn Ilan Kroo talade om en "mesicopter, " ett luftburet miniatyrfordon för jordtillämpningar som finansierades som ett NASA Innovative Advanced Concepts-förslag.

    Detta fick Balaram att fundera på att använda en på Mars. Han föreslog ett gemensamt förslag med Stanford för en inlämning av NASA Research Announcement och rekryterade AeroVironment, ett litet företag i Simi Valley, Kalifornien. Förslaget fick positiva omdömen, och även om det inte valdes ut för finansiering vid den tiden, det gav ett blad-rotortest under Mars-förhållanden vid JPL. Utöver det, idén "satt på en hylla" i 15 år.

    Snabbspola fram till en konferens där University of Pennsylvania presenterade om användningen av drönare och helikoptrar. Charles Elachi, dåvarande chef för JPL, deltog i den sessionen. När han återvände till JPL, han frågade om något sådant kunde användas på Mars. En kollega till Balaram nämnde hans tidigare arbete inom det forskningsområdet. Balaram dammade av det förslaget, och Elachi bad honom att skriva en ny för konkurrensutlysningen för Mars 2020-undersökningsnyttolaster. Detta påskyndade processen att utveckla ett koncept.

    Balaram och hans team hade åtta veckor på sig att lämna in ett förslag. Jobbar dag och natt, de höll deadline med två veckor över.

    Även om helikopteridén inte valdes som ett instrument, det finansierades för teknikutveckling och riskminskning. Mimi Aung blev Mars Helicopter-projektledare, och efter att teamet arbetat med riskminskning, NASA beslutade att finansiera helikoptern för flygning som en teknikdemonstration.

    Bygga och testa ett odjur

    Så då kom verkligheten:Hur bygger man egentligen en helikopter för att flyga på Mars och få den att fungera?

    Tekniken bakom Mars Helikopterns 4 fot breda (1,2 meter breda) rotorblad används också i konstruktionen av en robust drönare som hjälper jordbrukare att undersöka sin mark. Kredit:NASA/JPL-Caltech

    Ingen lätt bedrift. Balaram beskriver det som en helt tom duk, men med restriktioner. Hans fysikbakgrund hjälpte honom att föreställa sig att flyga på Mars, en planet med en atmosfär som bara är 1 % så tät som jordens. Han jämför det med att flyga på jorden vid 100, 000 fot (30, 500 meters höjd – ungefär sju gånger högre än vad en typisk landhelikopter kan flyga. En annan utmaning var att coptern bara kunde bära några kilo, inklusive vikten av batterier och en radio för kommunikation. "Du kan inte bara kasta massa på det, för att den behövde flyga, " han säger.

    Det gick upp för Balaram att det var som att bygga en ny typ av flygplan som bara råkar vara en rymdfarkost. Och eftersom det är en "passagerare" på ett flaggskeppsuppdrag, han säger, "vi måste garantera 100% att det kommer att vara säkert."

    Slutresultatet:en helikopter på 1,8 kilogram med två par lätta motroterande blad – ett övre och ett nedre par, att skära igenom Mars-atmosfären. Varje par blad spänner över 4 fot (1,2 meter) i diameter.

    När den väl byggdes, Balaram säger, frågan var, "Hur testar man det här odjuret? Det finns ingen bok som säger hur." Eftersom det inte finns någon lättillgänglig plats på jorden med en tunn atmosfär som den på Mars, de körde tester i en vakuumkammare och 25-fots Space Simulation Chamber på JPL.

    Ungefär två och en halv månad efter landning vid Jezero Crater, Mars Helicopter-teamet kommer att ha ett fönster på cirka 30 dagar för att utföra en teknikdemonstration i planetens faktiska miljö, börjar med en serie fordonskassor, följt av försök med första flygningar någonsin i den mycket tunna Mars-atmosfären.

    Trots de bästa ansträngningarna och de bästa testerna som finns på jorden, detta är en högrisk, högbelönad teknologidemonstration, med Balaram som helt ärligt säger, "Vi kan misslyckas."

    Men om denna "galna idé" lyckas på Mars, det kommer att vara vad Balaram beskriver som "ett slags Wright Brothers-ögonblick på en annan planet" - första gången ett motordrivet flygplan kommer att ha flugit på Mars, eller någon planet förutom jorden, för den delen. Detta potentiella genombrott kan hjälpa till att bana väg för framtida farkoster som skulle utöka NASA:s portfölj av fordon för att utforska andra världar.

    Och delvis för att det har varit så många utmaningar längs vägen, det är ett bevis på hängivenheten, syn, Balarams och hans kollegors uthållighet och attityd att Mars Helicopter-konceptet finansierades, planerad, utvecklat och byggt och är på väg till den röda planeten i sommar.

    "Bob är uppfinnaren av vår Mars Helikopter. Han förnyade designen och följde upp den visionen till dess förverkligande som chefsingenjör genom alla faser av designen, utveckling och test, " säger projektledaren Aung. "När vi stötte på en teknisk vägspärr – och vi stötte på många vägspärrar – vände vi oss alltid till Bob, som alltid bär på en outtömlig uppsättning potentiella lösningar att överväga. Nu när jag tänker efter, Jag tror aldrig att jag någonsin har sett Bob känna sig fast vid något tillfälle!"

    Hemmet sträcker sig mot Mars

    Huvudsyftet med Mars 2020-uppdraget är att leverera Perseverance-rovern, som inte bara kommer att fortsätta utforska planetens tidigare beboelighet, men kommer faktiskt att söka efter tecken på forntida mikrobiellt liv. Den kommer också att lagra sten- och jordprover för upphämtning av ett potentiellt framtida uppdrag och hjälpa till att bana väg för framtida mänsklig utforskning av Mars. Även om helikoptern stöter på svårigheter, Perseverance-roverns vetenskapsinsamlingsuppdrag kommer inte att påverkas.

    Balaram påpekar att utöver de vanliga "sju minuter av terror" som teamet på jorden upplevde under en Mars-landning, när helikoptern väl är på Mars och försöker flyga, "Detta är de sju sekunderna av terror varje gång vi lyfter eller landar."

    Oroar sig Balaram för allt detta, till och med lite? "Det har varit en kris varje vecka under de senaste sex åren, säger han. Jag är van vid det.

    Balaram släpper all stress som kan dyka upp genom backpacking, vandring och massage. Det finns också hans mycket stödjande fru, Sandig, som bär en titel inom laget och sin egen akronym:CMO, eller Chief Moral Officer. Hon har regelbundet bakat tårtor, pajer och andra godsaker som Balaram kan dela med sina kollegor för näring under den långa processen.

    Och han har mycket beröm för sina lagkamrater i Mars Helicopter-projektet, säger att människorna som attraheras av det är smidiga och snabbrörliga. "Det är ett fantastiskt lag, fast besluten att våga mäktiga saker - det är det roliga, " säger Balaram. Hans syn på vågade mäktiga saker:"Goda idéer dör inte - de tar bara ett tag."


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com