インジェニュイティ

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』

 

インジェニュイティ
マーズ2020ミッションの一部
2021年の火星表面のロボットヘリコプター
パーサヴィアランスによって撮影されたライト・ブラザーズ・フィールドの火星のインジェニュイティ。2021年4月7日(sol 46)
別称 火星2020 ヘリコプター ジニー
種類 地球圏外の空英語版自律型ロボット英語版UAVヘリコプター
開発者 ジェット推進研究所 (NASA)
レジスター IGY
技術的詳細
本体寸法
  • 胴体(本体): 13.6 cm × 19.5 cm × 16.3 cm (5.4 in × 7.7 in × 6.4 in)[1]
  • 着陸脚: 0.384 m (1 ft 3.1 in)[1]
直径 ローター: 1.2 m (4 ft)[1][2][3]
高さ 0.49 m (1 ft 7 in)[1]
着陸時重量
  • 合計: 1.8 kg (4.0 lb)[1][3]
  • バッテリー: 273 g (9.6 oz)
電源 350 ワットs[1][4]
飛行履歴
最初の飛行 2021年4月19日, 07:34 UTC
打ち上げ日 2020年7月30日, 11:50:00 UTC
打ち上げ場所 ケープカナベラル宇宙軍施設, SLC-41
最後の飛行 2021年9月5日、 0:10 UTC
着陸日 2021年2月18日, 20:55 UTC
着陸地点 北緯18度26分41秒 東経77度27分03秒 / 北緯18.4447度 東経77.4508度 / 18.4447; 77.4508
ジェゼロ
オクタビア・E・バトラーランディング英語版
飛行数 13
総飛行時間 00:24:29時間
目的地までの飛行距離 2.83 km (1.76 mi)[5]
2021年9月4日 (2021-09-04)現在
状態
搭載機器
Mars Helicopter JPL insignia.svg
JPL火星ヘリコプターの記章
NASA マーズ・ヘリコプター

インジェニュイティ英語: Ingenuity)は、NASAマーズ2020ミッションの一環として火星で運用されている小型のロボットヘリコプター。2021年4月19日、地球以外の惑星で航空機による最初の動力制御飛行を無事に完了。垂直離陸ホバリングを39.1秒の飛行時間で行い着陸した[11][12][13]

インジェニュイティは、NASAのジェット推進研究所(JPL)によって設計、製造された。その他に、NASAエイムズ研究センター、NASAラングレー研究所[14]エアロ・ヴァイロンメント英語版、ソロエアロ、およびロッキード・マーティン・スペース英語版が貢献している[15]。ヘリコプターは2021年9月5日時点で13回の飛行に成功した。

インジェニュイティは、太陽電池で電力を供給し、上下に取り付けられたデュアル逆回転ローターで飛行する。30日間の技術デモンストレーションの間、インジェニュイティ は、地上から3–5 m (10–16 ft)範囲の高度で最大5回、それぞれ最大90秒間飛行することを目的としていた[16][17]。3回目の飛行で予想の距離を超え、4回目の飛行で飛行時間が超過した。これらの技術的な成功により、インジェニュイティは当初の目的を達成した。飛行は、直接の人間の制御なしで地球から7千5百万キロメートル以上離れた別の惑星の非常に薄い大気の中を飛ぶヘリコプターの能力を証明した。インジェニュイティは、JPLによって計画され、スクリプト化され、送信された操作を自律的に動作し実行する。

簡単なデモンストレーションフェーズの後、JPLは、空中偵察が火星や他の惑星の将来の探査にどのように役立つかを示すために、運用デモンストレーションとしてさらに多くの飛行を開始した[18][19]。その運用役割では、インジェニュイティは、パーサヴィアランスローバーであり得る試験ために関心のある分野を観察する[20][21][22]

インジェニュイティは、2021年2月18日ジェゼロクレーターのオクティヴィア・E・バトラーランディング英語版着陸地点に着陸したパーサヴィアランスの下側に取り付けられ火星に移動した[6][7][8]。2021年4月3日に、ヘリコプターは地上に配備され[23][24]パーサヴィアランスは、ドローンが最初の飛行を行う安全な「緩衝地帯」を確保するために100 m (330 ft)離れたところに移動する[25][26]。3時間後、JPLミッションコントロールのライブストリーミングTVフィードで成功が確認された[27][28][29]。2021年4月30日の4回目の飛行で、インジェニュイティは最初の惑星間宇宙船になり、その音は別の惑星間宇宙船であるパーサヴィアランスによって録音されている[30]

インジェニュイティは、1903年のライトフライヤー号の翼から一枚の布を運び、ライト兄弟の飛行機は、地球上で空中より重い最初の動力付き飛行で使用された。インジェニュイティの最初の離着陸エリアは、オマージュとしてライト兄弟フィールドと呼ばれている[31]。インジェニュイティ以前は、地球以外の惑星での最初の飛行は、1985年、ソビエトのベガ1号宇宙船による、金星での無重力の気球飛行であった[32]

設計[編集]

インジェニュイティの主な構成要素
インジェニュイティの飛行特性
ローター速度 2400〜2700 rpm [3] [33]
羽根先速度 <0.7マッハ[34]
当初予定されていた稼働時間 30ソル内で1〜5回のフライト
飛行時間 フライトあたり最大167秒[35]
最大範囲、飛行 625 m (2,050 ft) [35]
最大範囲、無線 1,000 m (3,300 ft) [22]
最大高度 12 m (39 ft)
可能な最大速度 Horizontal: 10 m/s (33 ft/s)[14]

Vertical: 3 m/s (9.8 ft/s)[14]

バッテリー容量 35–40 Wh (130–140 kJ) [36]

火星の低重力英語版(地球の約3分の1)は、火星の95%二酸化炭素大気の薄さを部分的に相殺するだけであるため[37] 、航空機が適切な揚力を生成するのがはるかに困難である。火星の大気密度英語版は、海面での地球の大気圧の約1100、または既存のヘリコプターが到達することのない高度87,000 ft (27,000 m)とほぼ同じである。

インジェニュイティを高く保つために、拡大されたサイズのその特別な形状のブレードは、少なくとも2400および最大2900rpm、または地球上で必要とされる速度の約10倍の速度で回転する必要である[2][38][39]。ヘリコプターは直径約4 ft (1.2 m)の逆回転同軸反転ローターを使用する。各リーターは、集合ピッチと周期ピッチの両方に影響を与える可能性のある個別の斜板によって制御される[40]

搭載されているカメラは2つあり、下向きの白黒ナビゲーションカメラ(NAV)と、地球に送るための地形画像を作成するためのカラーカメラ(RTE)[22]。航空機は、打ち上げ時の加速や振動に耐えるため、宇宙船仕様に合わせて製作され[39]、火星の環境で動作できる耐放射線システム英語版も含まれている。火星の磁場に一貫性がないため、ナビゲーションにコンパスを使用できないため、インジェニュイティは、2つのアセンブリにグループ化されたさまざまなセンサーに依存している。すべてのセンサーは市販のユニットである。

関連する防振要素を備えた上部センサーアセンブリは、車両の重心近くのマストに取り付けられ、角速度と加速度の影響を最小限に抑える。これは、携帯電話グレードのBosch BMI-160慣性測定ユニットIMU)と傾斜計英語版Murata SCA100T-D02)で構成されており、飛行前に地上でのみ使用され、IMU加速度計のバイアスを校正する。下部センサーアセンブリは、高度計ガーミン LIDAR Lite v3)、カメラとセカンダリIMUの両方で構成され、すべてマストではなく電子機器コアモジュールに直接取り付けられている。下向きのオムニビジョン英語版OV7251カメラは、視覚オドメトリ英語版をサポートする。このオドメトリでは、画像が処理されて、ヘリコプターの位置、速度、姿勢、およびその他の変数を計算するナビゲーションソリューションが生成される[22]

ヘリコプターはソーラーパネルを使用してバッテリーを充電する。35–40 Wh (130–140 kJ)のエネルギー容量[36] (銘板容量2 Ah )の6つソニーリチウムイオン電池[22]。飛行時間は利用可能な電力によって制約されないが、モーターが毎秒摂氏1度加熱することによって制約される[41]

ヘリコプターは、Linuxオペレーティングシステムを搭載したQualcomm Snapdragon801プロセッサを使用する[42]。他の機能の中でも、このプロセッサは、ナビゲーションカメラで追跡された地形の特徴から導出された推定速度を介して視覚的なナビゲーションアルゴリズムを制御する[43]。Qualcommプロセッサは、必要な飛行制御機能を実行するために2つの飛行制御マイクロコントローラユニット(MCU)に接続される[22]

通信システムは、ヘリコプターとローバー間のデータ交換をサポートするモノポールアンテナ英語版を備えた2つの同一の無線機で構成される。無線リンクは、ローバーとヘリコプターの両方に取り付けられた914 MHz SiFlex 02 チップセットによって実装された低電力のZigbee通信プロトコルに基づいて構築されている。通信システムは、最大1,000 m(3,300フィート)の距離にわたって250 kbit/sでデータを中継するように設計されている。ヘリコプターのソーラーパネルにあるアンテナの重量は4グラムで、すべての方向に均等に通信が行える[44]

ライト兄弟へのオマージュ[編集]

NASAJPLの関係者は、地球上で最初に成功した飛行機の飛行と同様に、最初のインジェニュイティの飛行を「ライト兄弟の瞬間」と表現した[31][45]ライト兄弟の1903年のライトフライヤー号の翼布の小片が、インジェニュイティのソーラーパネルの下のケーブルに取り付けられている[46]。1969年、アポロ11号ニール・アームストロングは、月着陸船イーグル号英語版の月に同様のライトフライヤー号の遺物を運んだ。

NASAは、インジェニュイティの最初の離着陸滑走路「ライトブラザーズフィールド」を指名した。これは、国連機関ICAOジェゼロクレーター用にJZROの空港コードを与え[47]、ドローン自体がIGYのタイプ指定子であるコールサインは「INGENUITY」[48][49][50]

ギャラリー[編集]

インジェニュイティヘリコプター
パーサヴィアランスの下から展開されているインジェニュイティ。
Sol 46の展開された「インジェニュイティ」。
高度1.2mでの最初のテスト飛行中のインジェニュイティの白黒写真。地面に影が写っている。
飛行中の高さ約5.2 mからインジェニュイティが撮影した火星の最初のカラー航空写真。
5回目の飛行で飛行場Bに着陸するインジェニュイティ。(2021年5月7日)
インジェニュイティヘリコプターは、空中5.0mから約85m離れたパーサヴィアランスローバー(左)を表示する。(2021年4月25日)

脚注[編集]

引用[編集]

  1. ^ a b c d e f この記事には現在パブリックドメインとなったIngenuity Mars Helicopter Landing Press Kit”. NASA (2021年1月). 2021年2月18日時点のオリジナルよりアーカイブ。2021年2月14日閲覧。からの記述が含まれています。
  2. ^ a b Clarke, Stephen (2018年5月14日). “Helicopter to accompany NASA's next Mars rover to Red Planet”. Spaceflight Now. https://spaceflightnow.com/2018/05/14/helicopter-to-accompany-nasas-next-mars-rover-to-red-planet/ 
  3. ^ a b c この記事には現在パブリックドメインとなったMars Helicopter Fact Sheet”. NASA (2020年2月). 2020年3月22日時点のオリジナルよりアーカイブ。2020年5月2日閲覧。からの記述が含まれています。
  4. ^ この記事には現在パブリックドメインとなったMars Helicopter”. mars.nasa.gov. NASA. 2020年4月16日時点のオリジナルよりアーカイブ。2020年5月2日閲覧。からの記述が含まれています。
  5. ^ (English) Distance Travelled By NASA's Ingenuity Helicopter (September 4, 2021), https://perseverancerover.spatialstudieslab.org/ 2021年9月4日閲覧。 
  6. ^ a b Mars Rover Perseverance Set To Launch Drone. Today (American TV program). 24 March 2021. 2021年3月27日閲覧
  7. ^ a b hang, Kenneth (2021年3月23日). “Get Ready for the First Flight of NASA's Mars Helicopter - The experimental vehicle named Ingenuity traveled to the red planet with the Perseverance rover, which is also preparing for its main science mission.”. The New York Times. https://www.nytimes.com/2021/03/23/science/nasa-mars-helicopter.html 2021年3月23日閲覧。 
  8. ^ a b Johnson, Alana; Hautaluoma, Grey; Agle, DC (2021年3月23日). “NASA Ingenuity Mars Helicopter Prepares for First Flight”. NASA. https://mars.nasa.gov/news/8896 2021年3月23日閲覧。 
  9. ^ NASA's Mars Helicopter Survives First Cold Martian Night on Its Own”. Nasa Mars Website. 2021年4月14日閲覧。
  10. ^ Mars Science Helicopter”. spacenews.com. Space News. 2020年6月24日閲覧。
  11. ^ AFP Staff Writers (2021年4月19日). “Ingenuity helicopter successfully flew on Mars: NASA”. Mars Daily. ScienceDaily. 2021年4月19日閲覧。
  12. ^ Palca, Joe (2021年4月19日). “Success! NASA's Ingenuity Makes First Powered Flight On Mars”. National Public Radio. https://www.npr.org/2021/04/19/985588253/success-nasas-ingenuity-makes-first-powered-flight-on-mars 2021年4月19日閲覧。 
  13. ^ Hotz, Robert Lee (2021年4月19日). “NASA's Mars Helicopter Ingenuity Successfully Makes Historic First Flight” (英語). Wall Street Journal. ISSN 0099-9660. https://www.wsj.com/articles/nasas-ingenuity-helicopter-successfully-makes-historic-first-flight-on-mars-11618830461 2021年4月19日閲覧。 
  14. ^ a b c この記事には現在パブリックドメインとなったGeneration of Mars Helicopter Rotor Model for Comprehensive Analyses Archived 1 January 2020 at the Wayback Machine., Witold J. F. Koning, Wayne Johnson, Brian G. Allan; NASA 2018からの記述が含まれています。
  15. ^ Ingenuity Spots Rover Tracks During Ninth Flight” (英語). NASA (2021年7月12日). 2021年7月12日閲覧。
  16. ^ Decision expected soon on adding helicopter to Mars 2020, Jeff Fout, SpaceNews 4 May 2018
  17. ^ Decision expected soon on adding helicopter to Mars 2020, Jeff Fout, SpaceNews 4 May 2018
  18. ^ Chang, Kenneth (2021年4月30日). “NASA's Mars Helicopter Flies Again and Gets a New Mission - Ahead of a successful fourth flight, the agency announced that Ingenuity would continue to fly beyond its original month-long mission.”. The New York Times. https://www.nytimes.com/2021/04/30/science/mars-helicopter-nasa.html 2021年4月30日閲覧。 
  19. ^ Strickland, Ashley (2021年4月30日). “After fourth successful flight, Mars helicopter gets a new mission”. CNN. https://www.cnn.com/2021/04/30/world/mars-helicopter-future-flights-rover-scn-trnd/index.html 2021年5月1日閲覧。 
  20. ^ Chang, Kenneth (2020年6月23日). “Mars Is About to Have Its "Wright Brothers Moment" – As part of its next Mars mission, NASA is sending an experimental helicopter to fly through the red planet's thin atmosphere.”. The New York Times. オリジナルの2020年6月23日時点におけるアーカイブ。. https://web.archive.org/web/20200623070602/https://www.nytimes.com/2020/06/23/science/mars-helicopter-nasa.html 2021年3月7日閲覧。 
  21. ^ Leone, Dan (2015年11月19日). “Elachi Touts Helicopter Scout for Mars Sample-Caching Rover”. SpaceNews. オリジナルの2016年1月21日時点におけるアーカイブ。. https://archive.today/20160121214139/http://spacenews.com/elachi-touts-helicopter-scout-for-mars-sample-caching-rover/ 2015年11月20日閲覧。 
  22. ^ a b c d e f この記事には現在パブリックドメインとなったMars Helicopter Technology Demonstrator Archived 1 April 2019 at the Wayback Machine. 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 8–12 January 2018 Kissimmee, Florida doi:10.2514/6.2018-0023からの記述が含まれています。
  23. ^ "NASA's Mars Helicopter: Small, Autonomous Rotorcraft To Fly On Red Planet" Archived 10 July 2018 at the Wayback Machine., Shubham Sharma, International Business Times, 14 May 2018
  24. ^ この記事には現在パブリックドメインとなったMars Helicopter a new challenge for flight”. NASA (2018年7月). 2020年1月1日時点のオリジナルよりアーカイブ。2018年7月20日閲覧。からの記述が含まれています。
  25. ^ Chang, Kenneth (2021年4月19日). “NASA's Mars Helicopter Achieves First Flight on Another World - The experimental Ingenuity vehicle completed the short but historic up-and-down flight on Monday morning.”. The New York Times. https://www.nytimes.com/2021/04/19/science/nasa-mars-helicopter.html 2021年4月19日閲覧。 
  26. ^ Status 290.
  27. ^ First Flight of the Ingenuity Mars Helicopter: Live from Mission Control. NASA. 19 April 2021. 2021年4月19日閲覧
  28. ^ Mars Helicopter completed full-speed spin test”. Twitter. NASA (2021年4月17日). 2021年4月17日閲覧。
  29. ^ Mccurdy (2021年4月17日). “Mars Ingenuity flight scheduled for Monday, NASA says”. Mars Daily. ScienceDaily. 2021年4月18日閲覧。
  30. ^ mars.nasa.gov. “NASA's Perseverance Captures Video, Audio of Fourth Ingenuity Flight” (英語). NASA’s Mars Exploration Program. 2021年5月7日閲覧。
  31. ^ a b Gorman, Steve (2021年4月19日). “NASA scores Wright Brothers moment with first helicopter flight on Mars”. Reuters. https://www.reuters.com/lifestyle/science/nasas-mars-helicopter-makes-history-with-successful-flight-red-planet-2021-04-19/ 2021年4月21日閲覧。 
  32. ^ Gallentine, Jay (2021年4月20日). “The First Flight On Another World Wasn't on Mars. It Was on Venus, 36 Years Ago - Cool as it is, Ingenuity does not mark the dawn of extraterrestrial aviation.”. Air & Space/Smithsonian. https://www.airspacemag.com/daily-planet/ireali-first-flight-another-world-180977540/ 2021年4月21日閲覧。 
  33. ^ Status 334.
  34. ^ この記事には現在パブリックドメインとなったMars Helicopter Scout. video presentation at Caltechからの記述が含まれています。
  35. ^ a b #MarsHelicopter pushes its Red Planet limits.” (英語). Twitter. 2021年7月5日閲覧。
  36. ^ a b First Flight on Another Planet!. Veritasium. 10 August 2019. 2020年7月28日時点のオリジナルよりアーカイブ。2020年8月3日閲覧
  37. ^ September 2017 (2017年9月12日). “Mars' Atmosphere: Composition, Climate & Weather” (英語). Space.com. 2021年3月10日閲覧。
  38. ^ Bachman (2021年4月19日). “Why flying a helicopter on Mars is a big deal”. phys.org. 2021年4月21日閲覧。 “Indeed, flying close to the surface of Mars is the equivalent of flying at more than 87,000 feet on Earth, essentially three times the height of Mount Everest, NASA engineers said. The altitude record for a helicopter flight on Earth is 41,000 feet.”
  39. ^ a b https://jpl.nasa.gov.+“6 Things to Know About NASA's Mars Helicopter on Its Way to Mars” (英語). NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL). 2021年1月21日閲覧。
  40. ^ Grip (2019年). “Flight Control System for NASA's Mars Helicopter” (英語). NASA/JPL. 2021年4月16日閲覧。
  41. ^ NASA's Ingenuity Mars Helicopter's Next Steps. Media briefing. NASA/JPL. 30 April 2021. 2021年4月30日閲覧
  42. ^ “How NASA Designed a Helicopter That Could Fly Autonomously on Mars”. IEEE Spectrum. (2021年2月17日). オリジナルの2021年2月19日時点におけるアーカイブ。. https://web.archive.org/web/20210219054558/https://spectrum.ieee.org/automaton/aerospace/robotic-exploration/nasa-designed-perseverance-helicopter-rover-fly-autonomously-mars 2021年2月19日閲覧。 
  43. ^ Matthies, Bayard; Delaune, Conway (2019). “Vision-Based Navigation for the NASA Mars Helicopter”. AIAA Scitech 2019 Forum (1411): 3. doi:10.2514/6.2019-1411. ISBN 978-1-62410-578-4. 
  44. ^ On Mars, the amazing design of the radio link between Ingenuity and the Perseverance rover. Université de Rennes. 10 April 2021.
  45. ^ NASA's Ingenuity helicopter makes maiden flight on Mars in a "Wright brothers moment"”. CBS News. 2021年4月21日閲覧。
  46. ^ Potter, Sean (2021年3月23日). “NASA Ingenuity Mars Helicopter Prepares for First Flight”. NASA. https://www.nasa.gov/press-release/nasa-ingenuity-mars-helicopter-prepares-for-first-flight 
  47. ^ NASA's Ingenuity Mars Helicopter Succeeds in Historic First Flight”. Mars Exploration Program. NASA (2021年4月19日). 2021年4月19日閲覧。
  48. ^ Amos, Jonathan (2021年4月19日). “NASA successfully flies small helicopter on Mars”. BBC. 2021年4月19日閲覧。
  49. ^ NASA's Mars helicopter Ingenuity successfully completed its historic first flight”. CNN. 2021年4月19日閲覧。
  50. ^ Johnson, Alana; Hautaluoma, Grey; Agle, DC; Northon, Karen (2021年4月19日). “Release 21-039 - NASA's Ingenuity Mars Helicopter Succeeds in Historic First Flight”. NASA. https://www.nasa.gov/press-release/nasa-s-ingenuity-mars-helicopter-succeeds-in-historic-first-flight 2021年4月19日閲覧。 

ステータスレポート[編集]

外部リンク[編集]