Jet Propulsion Laboratory ของนาซ่าเพิ่งประกาศว่ากำลังพัฒนาเฮลิคอปเตอร์โดรนขนาดเล็กเพื่อสำรวจเส้นทางสำหรับยานสำรวจดาวอังคารในอนาคต ทำไมยานสำรวจดาวอังคารถึงต้องการหุ่นยนต์นำทาง? คำตอบก็คือการขับขี่บนดาวอังคารนั้นยากมาก
บนโลกนี้หุ่นยนต์สำรวจขอบภูเขาไฟหรือช่วยเหลือผู้ช่วยชีวิตสามารถขับเคลื่อนด้วยรีโมทคอนโทรลด้วยจอยสติ๊ก นี่เป็นเพราะสัญญาณวิทยุไปถึงหุ่นยนต์จากศูนย์ควบคุมของมันเกือบจะทันที การขับขี่บนดวงจันทร์นั้นไม่ยาก สัญญาณวิทยุที่เดินทางด้วยความเร็วแสงจะใช้เวลาประมาณสองและครึ่งวินาทีในการเดินทางไปกลับไปยังดวงจันทร์และกลับ ความล่าช้านี้ไม่นานพอที่จะแทรกแซงการขับรถด้วยรีโมทคอนโทรลอย่างจริงจัง ในผู้ควบคุมโซเวียตในปี 1970 ขับรถสำรวจดวงจันทร์ Lunokhod ด้วยวิธีนี้ประสบความสำเร็จในการสำรวจภูมิประเทศของดวงจันทร์มากกว่า 40 กิโลเมตร
การขับขี่บนดาวอังคารนั้นยากกว่ามากเพราะอยู่ไกลมาก สัญญาณอาจใช้เวลาระหว่าง 8 ถึง 42 นาทีขึ้นอยู่กับตำแหน่งของมันด้วยความเคารพต่อโลก คำแนะนำที่ตั้งโปรแกรมไว้ล่วงหน้าจะต้องส่งไปที่รถแลนด์โรเวอร์ซึ่งจะดำเนินการด้วยตัวเอง ไดรฟ์ Martian แต่ละอันใช้เวลาหลายชั่วโมงในการวางแผนอย่างรอบคอบ ภาพสเตอริโอที่ถ่ายโดยกล้องนำทางของรถแลนด์โรเวอร์ได้รับการตรวจสอบอย่างละเอียดโดยวิศวกร ภาพจากยานอวกาศที่โคจรรอบดาวอังคารบางครั้งก็ให้ข้อมูลเพิ่มเติม
สามารถตั้งโปรแกรม rover เพื่อดำเนินการรายการคำสั่งการขับขี่ที่ส่งมาจากโลกหรือสามารถใช้รูปภาพที่ถ่ายโดยกล้องนำทางและประมวลผลโดยคอมพิวเตอร์ออนบอร์ดเพื่อวัดความเร็วและตรวจจับสิ่งกีดขวางหรืออันตรายด้วยตัวเอง มันสามารถวางแผนเส้นทางที่ปลอดภัยของตัวเองไปยังเป้าหมายที่กำหนดได้ ไดรฟ์ตามคำแนะนำจากพื้นดินนั้นเร็วที่สุด
The Mars Exploration Rovers วิญญาณและโอกาสสามารถขับรถได้สูงถึง 124 เมตรในหนึ่งชั่วโมงด้วยวิธีนี้ สิ่งนี้สอดคล้องกับความยาวของสนามอเมริกันฟุตบอล แต่โหมดนี้ก็ปลอดภัยน้อยที่สุดเช่นกัน
เมื่อรถแลนด์โรเวอร์นำตัวเองอย่างแข็งขันด้วยกล้องความคืบหน้าจะปลอดภัย แต่ช้ากว่ามากเนื่องจากการประมวลผลภาพทั้งหมดที่จำเป็น มันอาจคืบหน้าเพียงแค่ 10 เมตรต่อชั่วโมงซึ่งเป็นระยะทางจากเส้นประตูถึง 10 หลาในสนามอเมริกันฟุตบอล ต้องใช้วิธีนี้ทุกครั้งที่รถแลนด์โรเวอร์ไม่มีมุมมองที่ชัดเจนของเส้นทางข้างหน้าซึ่งมักเป็นกรณีเนื่องจากภูมิประเทศที่ขรุขระและเป็นภูเขา
เมื่อต้นปี 2558 ความอยากรู้อยากเห็นที่ไกลที่สุดได้ขับในวันเดียวคือ 144 เมตร ไดรฟ์รายวันที่ยาวที่สุดของโอกาสคือ 224 เมตรซึ่งอยู่ห่างจากความยาวของสองสนามฟุตบอลอเมริกัน
หากผู้ควบคุมภาคพื้นดินสามารถมองเห็นเส้นทางที่ดีกว่าได้ล่วงหน้าพวกเขาสามารถคิดคำสั่งเพื่อให้รถแลนด์โรเวอร์ในอนาคตขับได้อย่างปลอดภัยมากขึ้นในหนึ่งวัน
นั่นคือที่ซึ่งความคิดเกี่ยวกับเฮลิคอปเตอร์โดรนเข้ามาเฮลิคอปเตอร์สามารถบินออกไปข้างหน้ารถแลนด์โรเวอร์ทุกวัน ภาพที่ทำจากจุดชมวิวทางอากาศจะมีราคาสูงสำหรับผู้ควบคุมภาคพื้นดินเพื่อระบุจุดที่น่าสนใจทางวิทยาศาสตร์และวางแผนเส้นทางการขับขี่เพื่อไปที่นั่น
การบินเฮลิคอปเตอร์บนดาวอังคารมีความท้าทายเป็นพิเศษ ข้อดีอย่างหนึ่งคือแรงโน้มถ่วงของดาวอังคารนั้นแข็งแกร่งเพียง 38% เท่ากับแรงโน้มถ่วงของโลกดังนั้นเฮลิคอปเตอร์จึงไม่จำเป็นต้องสร้างแรงยกเท่ามวลที่เท่ากันบนโลก ใบพัดของเฮลิคอปเตอร์สร้างแรงยกโดยผลักอากาศลง นี่เป็นเรื่องยากที่จะทำบนดาวอังคารมากกว่าบนโลกเพราะบรรยากาศของดาวอังคารนั้นบางลงกว่าร้อยเท่า ในการกำจัดอากาศให้เพียงพอใบพัดจะต้องหมุนเร็วมากหรือมีขนาดใหญ่มาก
เฮลิคอปเตอร์ต้องมีความสามารถในการบินด้วยตัวเองโดยใช้คำแนะนำก่อนการบำรุงรักษาเที่ยวบินที่มั่นคงตามเส้นทางที่กำหนดไว้ล่วงหน้า มันจะต้องลงจอดและบินออกไปซ้ำ ๆ ในภูมิประเทศของดาวอังคารหิน ในที่สุดมันจะต้องสามารถรอดชีวิตจากสภาวะที่รุนแรงของดาวอังคารซึ่งอุณหภูมิลดลงถึง 100 องศาฟาเรนไฮต์หรือต่ำกว่าทุกคืน
วิศวกร JPL ออกแบบคอปเตอร์ด้วยมวล 1 กิโลกรัม เศษส่วนเล็ก ๆ ของมวล 900 กิโลกรัมของรถแลนด์โรเวอร์ Curiosity ใบพัดของมันมีความยาว 1.1 เมตรจากปลายใบถึงปลายใบมีดและสามารถหมุนได้ที่ 3400 รอบต่อนาที ร่างกายเป็นเรื่องเกี่ยวกับขนาดของกล่องกระดาษทิชชู
คอปเตอร์นั้นใช้พลังงานแสงอาทิตย์โดยมีแผ่นเซลล์แสงอาทิตย์รวบรวมพลังงานเพียงพอทุกวันเพื่อให้ได้เที่ยวบินสองถึงสามนาทีและให้ความร้อนแก่ยานพาหนะในเวลากลางคืน มันสามารถบินได้ประมาณครึ่งกิโลเมตรในเวลานั้นรวบรวมภาพเพื่อการส่งสัญญาณไปยังการควบคุมภาคพื้นดินในขณะที่มันไป วิศวกรคาดหวังว่าการลาดตระเวนที่คอปเตอร์ทำเสียงขึ้นจมูกจะมีค่าในการวางแผนไดรฟ์ของรถแลนด์โรเวอร์โดยเพิ่มระยะทางสามเท่าที่สามารถเดินทางได้ในหนึ่งวัน
การอ้างอิงและการอ่านเพิ่มเติม:
ขอบคุณ Mark Maimone จากห้องปฏิบัติการ Propulsion ของ NASA สำหรับข้อมูลเกี่ยวกับระยะทางในการขับขี่ประจำวันของความอยากรู้และโอกาส
J.J. Biesiadecki, P. C. Leger, และ M.W. Maimone (2007), 'การแลกเปลี่ยนระหว่างการขับรถโดยตรงและแบบอิสระบนการสำรวจสำรวจดาวอังคาร', วารสารวิจัยหุ่นยนต์นานาชาติ, 26 (1), 91-104
E. Howell นักสำรวจดาวอังคารโอกาสเดินทางไกลผ่าน 41 กิโลเมตรไปยัง 'Marathon Valley' นิตยสารอวกาศธันวาคม 2014
T. Reyes การเดินทางที่เหลือเชื่อรถแลนด์โรเวอร์ Curiosity มาถึงฐานของ Mount Sharp นิตยสาร Space, กันยายน 2014
เฮลิคอปเตอร์อาจเป็น "แมวมอง" สำหรับยานสำรวจดาวอังคาร ห้องปฏิบัติการทดสอบเครื่องยนต์ขับเคลื่อนของนาซา 22 มกราคม 2558
Crazy Engineering: เฮลิคอปเตอร์ดาวอังคาร วิดีโอนาซ่า Jet Propulsion Laboratory
ห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์อยากรู้อยากเห็น - ดาวอังคาร, นาซ่า
ดาวอังคาร - แผนการท่องเที่ยวในอนาคต นาซา
