Ingenieure des Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Südkalifornien und von AeroVironment führten eine ausführliche Untersuchung des letzten Flugs von Ingenuity am 18. Januar 2024 durch. Die Ergebnisse dieser Analyse werden in den nächsten Wochen offiziell in einem technischen Bericht der NASA veröffentlicht werden.
Über Ingenuity
Ursprünglich als Technologiedemonstration für bis zu fünf experimentelle Testflüge innerhalb von 30 Tagen konzipiert, war Ingenuity das erste Luftfahrzeug auf einem anderen Planeten. Der Hubschrauber war fast drei Jahre im Einsatz, absolvierte 72 Flüge und legte mehr als 30-mal die ursprünglich geplante Distanz zurück, wobei er insgesamt über zwei Stunden Flugzeit sammelte.
Unfähigkeit des Navigationssystems
Die Untersuchung kommt zu dem Ergebnis, dass die ungenaue Datenerfassung des Navigationssystems von Ingenuity während des Fluges wahrscheinlich eine Kette von Ereignissen auslöste, die letztlich zum Ende der Mission führten. Die gewonnenen Erkenntnisse aus dem Bericht sollen sowohl zukünftige Mars-Hubschrauber, als auch andere Luftfahrzeuge unterstützen, die für den Einsatz auf anderen Himmelskörpern entwickelt werden.
Der letzte Flugtag
Der 72. Flug von Ingenuity war als kurzer, vertikaler Testflug vorgesehen, um die Flugsysteme zu überprüfen und die Umgebung zu fotografieren. Laut Flugdaten stieg Ingenuity auf eine Höhe von 12 Metern (40 Fuß), verharrte dort und erstellte Aufnahmen. Nach 19 Sekunden leitete der Hubschrauber den Abstieg ein und landete nach insgesamt 32 Sekunden wieder auf der Oberfläche. Direkt danach brach die Kommunikation ab. Am nächsten Tag konnte die Verbindung wiederhergestellt werden. Sechs Tage später zeigten übermittelte Bilder, dass Ingenuity schwere Schäden an seinen Rotorblättern erlitten hatte.
Grund für den Absturz
„Eine Unfalluntersuchung aus einer Entfernung von 160 Millionen Kilometern durchzuführen, ist eine besondere Herausforderung – es gibt keine Black Boxes und keine Augenzeugen“, erklärte Håvard Grip, der erste Pilot von Ingenuity am JPL. „Zwar sind mit den vorliegenden Daten mehrere Szenarien denkbar, doch eines halten wir für am wahrscheinlichsten: Das Navigationssystem hatte aufgrund des Mangels an Oberflächentextur zu wenige Informationen zur Verfügung.“
Das visuelle Navigationssystem des Hubschraubers wurde so entwickelt, dass es mithilfe einer nach unten gerichteten Kamera visuelle Merkmale auf der Oberfläche verfolgt. Diese Funktion war für die ersten fünf Flüge von Ingenuity völlig ausreichend. Beim 72. Flug befand sich der Hubschrauber jedoch in einem Bereich des Jezero-Kraters, der von steilen und weitgehend strukturlosen Sandwellen geprägt war.
Ein zentrales Ziel des Navigationssystems war es, präzise Geschwindigkeitswerte zu liefern, damit der Hubschrauber mit kontrollierten vertikalen und horizontalen Geschwindigkeiten landen konnte. Die Flugdaten zeigten jedoch, dass das System etwa 20 Sekunden nach dem Start nicht genügend Oberflächenmerkmale erkennen konnte.
Fotos, die nach dem Flug aufgenommen wurden, legen nahe, dass Navigationsfehler beim Aufsetzen auf dem Boden zu einer hohen horizontalen Geschwindigkeit führten. Wahrscheinlich traf Ingenuity hart auf die Schräge einer Sandwelle, was ein Kippen und Neigen des Hubschraubers verursachte. Diese plötzliche Lageänderung setzte die rotierenden Rotorblätter Belastungen aus, die ihre Grenzen überschritten, sodass alle vier Blätter etwa ein Drittel von der Spitze entfernt brachen. Die beschädigten Rotorblätter erzeugten starke Vibrationen im Rotorsystem, rissen einen verbliebenen Teil eines Blattes an der Wurzel ab und führten zu einer extremen Strombelastung, die schließlich den Verbindungsverlust verursachte.
Down, aber nicht erledigt
Obwohl der 72. Flug Ingenuity dauerhaft zum Stillstand brachte, sendet der Hubschrauber weiterhin etwa einmal pro Woche Wetter- und Avionik-Testdaten an den Perseverance-Rover. Die Wetterinformationen könnten zukünftigen Mars-Expeditionen zugutekommen. Die Avionik-Daten erweisen sich bereits als nützlich für Ingenieure, die an zukünftigen Entwürfen von Fluggeräten und anderen Fahrzeugen für den roten Planeten arbeiten.
Inspiriert von Ingenuitys Langlebigkeit testen NASA-Ingenieure nun kleinere, leichtere Avionik, die in Fahrzeugdesigns für die Mars Sample Return-Mission eingesetzt werden könnten. Die gesammelten Daten helfen den Ingenieuren auch bei der Erforschung, wie ein zukünftiger Mars-Hubschrauber aussehen könnte – und was er leisten könnte.
