El pasado jueves, los controladores de la misión en el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la Nasa recibieron la confirmación de que el Ingenuity Mars Helicopter había restablecido las comunicaciones con el rover Perseverance. A principios de semana, el helicóptero se había perdido una sesión de comunicaciones planificada con el rover, por primera vez en más de un año de operaciones en la superficie de Marte.
Ingenuity confía en Perseverance como la estación base que le permite enviar datos y recibir comandos de la Tierra. Si bien se necesitan más análisis y enlaces descendentes de datos, los equipos de Ingenuity y Perseverance creen que han determinado la causa de la anomalía, así como un plan para volver a las operaciones normales.
Ingenuity se convirtió en la primera aeronave propulsada en operar en otro planeta el 19 de abril de 2021. Diseñado para realizar hasta cinco vuelos de prueba experimentales en un lapso de 30 días marcianos, o cerca de 31 días terrestres, el helicóptero ha volado más de 6,9 kilómetros en 28 salidas y operado desde la superficie del Planeta Rojo durante más de un año.
Los datos enviados indican que la interrupción de las comunicaciones el 3 de mayo, día 427 de la misión del rover Perseverance en Marte, fue el resultado de que el helicóptero alimentado por energía solar entró en un estado de bajo consumo, posiblemente debido al aumento estacional en la cantidad de polvo en la atmósfera marciana y temperaturas más bajas a medida que se acerca el invierno. El polvo disminuye la cantidad de luz solar que llega a la matriz solar, lo que reduce la capacidad de Ingenuity para recargar sus seis baterías de iones de litio. Cuando el estado de carga del paquete de baterías cayó por debajo de un límite inferior, la matriz de compuertas programables en campo (FPGA) del helicóptero se apagó.
El FPGA administra el estado operativo de Ingenuity, encendiendo y apagando los otros elementos de aviónica según sea necesario para maximizar la conservación de energía. También opera los calentadores que permiten que el helicóptero sobreviva las gélidas noches marcianas, mantiene la hora precisa de la nave espacial y controla cuándo está programado que el helicóptero se despierte para las sesiones de comunicación con Perseverance.
Cuando el FPGA perdió energía durante la noche marciana, el reloj a bordo del helicóptero, que designa el momento en que se producen las comunicaciones con Perseverance, se reinicia. Y los calentadores de Ingenuity, tan vitales para mantener los componentes electrónicos y otros componentes dentro de las temperaturas operativas, se apagaron. Cuando salió el Sol a la mañana siguiente y el panel solar comenzó a cargar las baterías, el reloj del helicóptero ya no estaba sincronizado con el reloj a bordo del rover. Esencialmente, cuando Ingenuity pensó que era hora de contactar a Perseverance, la estación base del rover no estaba escuchando.
Para asegurarse de que Perseverance escucharía una llamada, los controladores de la misión Perseverance en JPL ordenaron al rover que pasara casi todo el 5 de mayo escuchando la señal del helicóptero. Los datos transmitidos se limitaron a preservar deliberadamente la carga de la batería, pero los datos críticos de salud y seguridad del helicóptero fueron nominales. El enlace de radio entre Ingenuity y Perseverance era estable, las temperaturas de la nave espacial estaban dentro de lo esperado, el panel solar estaba recargando la batería al ritmo esperado para esta temporada y la batería estaba en buen estado, conteniendo el 41% de una carga completa.
Pero una sesión de comunicaciones por radio no significa que Ingenuity esté fuera de peligro. El aumento de polvo (que reduce la luz) en el aire significa que cargar las baterías del helicóptero a un nivel que permitirá que componentes importantes (como el reloj y los calentadores) permanezcan energizados durante toda la noche presenta un desafío significativo.
Cada noche durante los últimos tres días, los calentadores de Ingenuity se activaron cuando la temperatura de la batería estaba por debajo de los 5 grados Fahrenheit (menos 15 grados Celsius). Mientras estaban encendidos, los calentadores evitaron que la temperatura de los componentes vitales del helicóptero descendiera más, hasta la temperatura ambiental de menos 112 grados Fahrenheit (menos 80 grados Celsius). Pero el equipo cree que la batería no pudo sostener el consumo de energía de los calentadores a bordo durante toda la noche.
«Siempre supimos que el invierno marciano y la temporada de tormentas de polvo presentarían nuevos desafíos para Ingenuity, específicamente soles más fríos, un aumento en el polvo atmosférico y tormentas de polvo más frecuentes», dijo el líder del equipo de Ingenuity, Teddy Tzanetos, del JPL de la Nasa en el sur de California. “Cada vuelo y cada kilómetro recorrido más allá de nuestra misión original de 30 días ha llevado a la nave espacial a sus límites en todos y cada uno de los días en Marte”.
Los equipos de Ingenuity y Perseverance han diseñado un plan que esperan que marque la diferencia. Su objetivo es ayudar a la batería del helicóptero a acumular suficiente carga durante los próximos soles para que pueda soportar todos los sistemas necesarios de la nave espacial durante la fría noche marciana. Enlazados, los nuevos comandos reducen el punto en el que el helicóptero energiza sus calentadores desde que la batería cae por debajo de los 5 grados Fahrenheit (menos 15 grados Celsius) a menos 40 grados Fahrenheit (menos 40 grados Celsius). Luego, el helicóptero se apaga rápidamente, en lugar de consumir la carga de la batería con los calentadores. El equipo espera que esta estrategia permita que la batería retenga la carga que recolectó durante el día. Los ingenieros de Ingenuity esperan que después de varios días de que la matriz del helicóptero absorba los rayos limitados,
Permitir que los calentadores permanezcan apagados durante la noche conservará una cantidad significativa de energía de la batería, pero también expondrá los componentes al frío de la noche marciana. Desarrollado como una demostración de tecnología para demostrar que es posible un vuelo controlado y propulsado en Marte, el helicóptero de 1,8 kilogramos lleva muchas piezas comerciales listas para usar que no fueron diseñadas para el frío de las operaciones en el espacio profundo.
“Nuestra principal prioridad es mantener las comunicaciones con Ingenuity en los próximos días, pero incluso entonces, sabemos que habrá desafíos importantes por delante”, dijo Tzanetos. “No podría estar más orgulloso del desempeño de nuestro equipo durante el último año, y mucho menos de los increíbles logros de nuestro helicóptero en Marte. Tenemos la esperanza de poder acumular la carga de la batería para volver a las operaciones nominales y continuar nuestra misión en las próximas semanas”.
