NASA:s Ingenuity Mars Helicopter är två dagar från att göra mänsklighetens första försök att driva, kontrollerad flygning av ett flygplan på en annan planet. Om allt går som planerat, Rotorfarkosten på 4 pund (1,8 kg) förväntas lyfta från Mars Jezero Crater på söndag, 11 april, klockan 12.30. lokal Mars soltid (22:54 EDT), sväva 10 fot (3 meter) över ytan i upp till 30 sekunder. Missionskontrollspecialister vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory i södra Kalifornien förväntar sig att få de första uppgifterna från det första flygförsöket följande morgon runt 04:15 EDT.

"Medan uppfinningsrikedom inte har några vetenskapliga instrument, den lilla helikoptern gör redan sin närvaro över hela världen, när framtida ledare följer dess framsteg mot en aldrig tidigare skådad första flygning, sa Thomas Zurbuchen, biträdande administratör för vetenskap vid NASA:s högkvarter. "Vi gör sådana här tekniska demos för att driva vår erfarenhets hölje och ge något som nästa uppdrag och nästa generation kan bygga på. Precis som Ingenuity inspirerades av bröderna Wright, framtida upptäcktsresande kommer att ta fart med hjälp av både data och inspiration från detta uppdrag."

Mars Helikopter är en högrisk, högbelönad teknikdemonstration. Om uppfinningsrikedom skulle stöta på svårigheter under sitt 30-sols (Marsdagen) uppdrag, det skulle inte påverka den vetenskapliga insamlingen av NASA:s Perseverance Mars roveruppdrag.

Att flyga på ett kontrollerat sätt på Mars är mycket svårare än att flyga på jorden. Även om gravitationen på Mars är ungefär en tredjedel av jordens, Helikoptern måste flyga med hjälp av en atmosfär vars tryck vid ytan endast är 1 % av jordens. Om det lyckas, ingenjörer kommer att få ovärderlig flygdata på Mars för jämförelse med modelleringen, simuleringar, och tester utförda här på jorden. NASA kommer också att få sin första praktiska erfarenhet av att fjärrstyra en rotorfarkost på Mars. Dessa datauppsättningar kommer att vara ovärderliga för potentiella framtida Mars-uppdrag som kan anlita nästa generations helikoptrar för att lägga till en luftdimension till sina utforskningar.

"Från dag ett av det här projektet har vårt team behövt övervinna ett brett spektrum av till synes oöverstigliga tekniska utmaningar, " sa MiMi Aung, Ingenuity projektledare på JPL. "Och här är vi – säkert på Mars – strax före vårt första flygförsök. Vi kom så långt med en attityd att aldrig säga-dö, många vänner från många olika tekniska discipliner, och en byrå som gillar att omsätta långtgående idéer till verklighet."

Anatomi av en första flygning

Söndagens flyg kommer att vara autonomt, med Ingenuitys vägledning, navigering, och kontrollsystem som utför piloteringen. Det beror mest på att radiosignaler tar 15 minuter, 27 sekunder för att överbrygga gapet på 173 miljoner mil (278 miljoner kilometer) mellan Mars och jorden. Det beror också på att nästan allt om den röda planeten är krävande.

"Mars är svårt inte bara när du landar, men när du försöker lyfta från den och flyga runt, för, " sade Aung. "Den har betydligt mindre gravitation, men mindre än 1 % av trycket från vår atmosfär vid dess yta. Sätt ihop dessa saker, och du har ett fordon som kräver att varje input är rätt."

Händelser som leder fram till det första flygtestet börjar när Perseverance-rovern, som fungerar som en kommunikationsbasstation för uppfinningsrikedom, får dagens instruktioner från jorden. Dessa kommandon kommer att ha rest från uppdragskontrollanter vid JPL genom NASA:s Deep Space Network till en mottagningsantenn ombord på Perseverance. Parkerade vid "Van Zyl Overlook, " cirka 65 meter bort, Rover kommer att sända kommandona till helikoptern ungefär en timme senare.

Sedan, klockan 22:53. EDT, Ingenuity kommer att börja genomgå sina otaliga preflight-kontroller. Helikoptern kommer att upprepa bladvicktestet som den utförde tre sols tidigare. Om algoritmerna kör vägledningen, navigering, och kontrollsystem anser att testresultaten är acceptabla, de kommer att slå på tröghetsmätenheten (en elektronisk enhet som mäter ett fordons orientering och rotation) och lutningsmätare (som mäter sluttningar). Om allt stämmer, Helikoptern kommer återigen att justera stigningen på sina rotorblad, konfigurera dem så att de inte producerar lyft under den tidiga delen av spin-upen.

Det tar cirka 12 sekunder att snurra upp rotorbladen från 0 till 2, 537 rpm, den optimala hastigheten för den första flygningen. Efter en sista systemkontroll, stigningen på rotorbladen kommer att beordras att ändras igen - den här gången så att de kan gräva ner sig i de få molekylerna av koldioxid, kväve, och argon tillgängligt i atmosfären nära Mars yta. Ögonblick senare, det första experimentella flygtestet på en annan planet kommer att börja.

"Det borde ta oss ungefär sex sekunder att klättra till vår maximala höjd för denna första flygning, " sa JPL:s Håvard Grip, flygkontrollledningen för Ingenuity. "När vi slog 10 fot, Uppfinnsamhet kommer att gå in i en svävning som bör pågå – om allt går bra – i cirka 30 sekunder."

Medan du svävar, Helikopterns navigeringskamera och laserhöjdmätare matar in information till navigationsdatorn för att säkerställa att uppfinningsrikedom inte bara förblir i nivå, men mitt på dess 33 x 33 fot (10 x 10 meter) flygfält - en del av Mars-fastigheter som valts ut för sin planhet och bristen på hinder. Sedan, Mars Helikoptern kommer att sjunka och landa tillbaka på ytan av Jezero Crater, skicka data tillbaka till jorden, genom uthållighet, för att bekräfta flygningen.

Uthållighet förväntas få bilder av flygningen med hjälp av dess Navcam och Mastcam-Z-bildapparater, med bilderna som förväntas komma ner samma kväll (tidig morgon måndag, 12 april, i södra Kalifornien). Helikoptern kommer också att dokumentera flygningen ur sitt perspektiv, med en färgbild och flera svart-vita navigeringsbilder med lägre upplösning som möjligen är tillgängliga nästa morgon.

"Bröderna Wright hade bara en handfull ögonvittnen till sin första flygning, men det historiska ögonblicket fångades tack och lov i ett fantastiskt fotografi, sa Michael Watkins, direktör för JPL. "Nu 117 år senare, vi kan ge en underbar möjlighet att dela resultaten av det första försöket med powered, kontrollerad flygning på en annan värld via våra robotfotografer på Mars."

NASA TV kommer att sända livebevakning av laget när de tar emot data, med kommentarer som börjar kl. 03:30 EDT.