El helicóptero Ingenuity de la NASA en Marte superó a una anomalía registrada en mitad de su sexto vuelo, durante el día (sol) 91 de la misión del rover Perseverance en el Planeta Rojo.
Pese a que la aeronave empezó a experimentar problemas de «sincronización», con cambios de velocidad, y movimientos de balanceo y cabeceo, varios subsistemas (el sistema de rotor, los actuadores y el sistema de energía) respondieron de forma que el helicóptero se mantuvo volando hasta aterrizar de manera segura.
El vuelo había sido diseñado para expandir la envolvente de vuelo y demostrar las capacidades de imágenes aéreas al tomar imágenes estéreo de una región de interés al oeste.
Qué pasó
- Se le ordenó que subiera a una altitud de 10 metros antes de desplazarse 150 metros (492 pies) al suroeste a una velocidad sobre el suelo de 14 kilómetros por hora.
- En ese punto, se movió 15 metros hacia el sur mientras tomaba imágenes hacia el oeste, luego voló otros 50 metros hacia el noreste y aterrizó.
- La telemetría del vuelo muestra que el primer tramo de 150 metros del vuelo se realizó sin problemas. Pero hacia el final de esa etapa, sucedió algo: Ingenuity comenzó a ajustar su velocidad y a inclinarse hacia adelante y hacia atrás en un patrón oscilante.
- Este comportamiento persistió durante el resto del vuelo, informa la NASA en una actualización de estado de la misión del helicóptero.
Problemas al aterrizar
Antes de aterrizar de manera segura, los sensores a bordo indicaron que el helicóptero registró movimientos de balanceo y cabeceo de más de 20 grados, un aumento de señales de control y picos en el consumo de energía.
Mientras está en el aire, Ingenuity realiza un seguimiento de su movimiento utilizando una unidad de medición inercial (IMU) a bordo. La IMU mide las aceleraciones y las tasas de rotación de Ingenuity. Al integrar esta información a lo largo del tiempo, es posible estimar la posición, velocidad y actitud del helicóptero (dónde está, su velocidad y cómo está orientado en el espacio).
El sistema de control a bordo reacciona a los movimientos estimados ajustando las señales de control rápidamente (a una velocidad de 500 veces por segundo).
Si el sistema de navegación dependiera únicamente de la IMU, no sería muy preciso a largo plazo: los errores se acumularían rápidamente y el helicóptero eventualmente perdería el rumbo.
Para mantener una mayor precisión a lo largo del tiempo, las estimaciones basadas en IMU se corrigen nominalmente de forma regular, y aquí es donde entra en juego la cámara de navegación de Ingenuity. Durante la mayor parte del tiempo en el aire, las cámaras de navegación orientadas hacia abajo toman 30 fotografías por segundo del marciano superficie e inmediatamente los alimenta al sistema de navegación del helicóptero.
Proceso de imágenes
Cada vez que llega una imagen, el algoritmo del sistema de navegación realiza una serie de acciones: primero, examina la marca de tiempo que recibe junto con la imagen para determinar cuándo se tomó la imagen. Luego, el algoritmo hace una predicción sobre lo que la cámara debería haber estado viendo en ese momento en particular, en términos de características de la superficie que puede reconocer de imágenes anteriores tomadas momentos antes (generalmente debido a variaciones de color y protuberancias como rocas y ondas de arena).
Finalmente, el algoritmo observa dónde aparecen realmente esas características en la imagen. El algoritmo de navegación usa la diferencia entre las ubicaciones predichas y reales de estas características para corregir sus estimaciones de posición, velocidad y actitud.
- Aproximadamente a los 54 segundos de vuelo, se produjo un error en la canalización de imágenes entregadas por la cámara de navegación.
- Esta anomalía hizo que se perdiera una sola imagen, pero lo que es más importante, resultó en que todas las imágenes de navegación posteriores se entregaran con marcas de tiempo inexactas.
- A partir de este momento, cada vez que el algoritmo de navegación realizaba una corrección basada en una imagen de navegación, estaba operando en base a información incorrecta sobre cuándo se tomó la imagen.
Oscilaciones
Las inconsistencias resultantes degradaron significativamente la información utilizada para volar el helicóptero, lo que llevó a que las estimaciones se «corrigieran» constantemente para tener en cuenta los errores fantasmas. Siguieron grandes oscilaciones.
A pesar de encontrar esta anomalía, Ingenuity pudo mantener el vuelo y aterrizar de manera segura en la superficie dentro de aproximadamente 5 metros del lugar de aterrizaje previsto. Una de las razones por las que pudo hacerlo es el considerable esfuerzo que se ha realizado para garantizar que el sistema de control de vuelo del helicóptero tenga un amplio «margen de estabilidad».
Según Havard Grip, piloto jefe de Ingenuity en el (JPL) Jet Propulsion Laboratory, el helicóptero se diseño para tolerar errores importantes sin volverse inestable, incluidos los errores de sincronización. Este margen incorporado no era completamente necesario en los vuelos anteriores de Ingenuity, porque el comportamiento del vehículo no coincidía con las expectativas, pero este margen vino al rescate en el sexto vuelo.