Opóźnienie pierwszego lotu spowodowane niepogodą w innym świecie

Burza piaskowa i Jezero Pit: Zdjęcia pobrane 9 stycznia 2022 r. z instrumentu Mars Color Imager na pokładzie sondy Mars Reconnaissance Orbiter zostały zebrane w celu stworzenia tego widoku ukazującego regionalną burzę pyłową zasłaniającą pozycję Ingenuity Mars Helicopter (białe kółko). Źródło: NASA/JPL-Caltech/MSSS

lot 19 dla NASAPlanuje się, że powstanie nie później niż w niedzielę 23 stycznia 2022 r.

Atmosfera Mars Dużo mniej gęsty niż na Ziemi; Jednak klimat Marsa ma wiele podobieństw do Ziemi: między innymi pory roku, zmieniające się wiatry, lodowe chmury i burze piaskowe. Prognozowanie zdarzeń pogodowych, tak jak na Ziemi, jest zawsze niepewnym przedsięwzięciem. Przygotowując się do lotu 19, odkryliśmy, że nieoczekiwana marsjańska pogoda może doprowadzić do znanego i niefortunnego scenariusza na Ziemi: opóźnionego lotu. Na szczęście Ingenuity nie przewozi żadnych pasażerów, a cały jego bagaż jest „przenoszony”, więc efektem jest oczekiwanie na lepszą pogodę.

Po 18 zakończonych do tej pory lotach prognozy pogody są teraz integralną częścią planowania lotów na Marsa. Od pierwszego lotu 19 kwietnia 2021 r. Krater Jezero rozwija się przez wiosnę i lato. Obecnie zbliżamy się do końca lata i początku jesieni, która zaczyna się 24 lutego. Wraz ze zmianą pór roku pojawiają się nowe wyzwania, w tym mniejsza gęstość powietrza, która wymaga dostosowania do sposobu, w jaki latamy.

Naszym zadaniem jako prognostyków pogody jest ocena aktualnych warunków pogodowych pod kątem wymagań lotniczych. Jakie są te wymagania dotyczące dopuszczalnego i bezpiecznego latania? Korzystne warunki zależą od dwóch głównych właściwości: gęstości powietrza i prędkości wiatru. Chociaż nie mamy przewagi w postaci dużej liczby stacji pogodowych lub satelitów krążących wokół pogody na Marsie, tak jak na Ziemi, mamy do dyspozycji szereg narzędzi, aby określić, czy warunki są odpowiednie do lotu. Najbardziej przydatnym źródłem prognoz jest Analityk dynamiki środowiska marsjańskiego (MEDA) – Stacja pogodowa działająca na łaziku Perseverance. Dzięki temu potężnemu zestawowi narzędzi możemy obliczyć gęstość powietrza, mierzyć wiatry w ciągu dnia i śledzić ich zmiany w zależności od pory roku, przygotowując się do przyszłych podróży. Nie pozostajemy też bez pomocy zasobów orbitalnych — Mars Color Imager (MARCI) i Mars Climate Sounder (MCS) na pokładzie Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) zapewniają codzienne aktualizacje stanu atmosfery — przydatne do zrozumienia aktywności na zewnątrz Krater Jezero, który może wpłynąć na pogodę w przyszłości.

Gdy Mars przechodzi w jesień, spodziewamy się wzrostu ilości pyłu w atmosferze na całym świecie; Poziomy pozostaną wysokie w sezonie zimowym (o tej porze roku określa się ją jako „sezon pyłowy”). Pył odgrywa ważną rolę w klimacie Marsa, a jego charakterystyka jest szczególnie ważna w przypadku źródeł powierzchni zasilanych energią słoneczną, takich jak kreatywność. Pył atmosferyczny zmniejszy ilość światła słonecznego docierającego do paneli słonecznych Ingenuity, które ładują akumulatory potrzebne do lotu. Co więcej, pył w atmosferze jest ogrzewany przez światło słoneczne i ogrzewa otaczającą atmosferę, redukując i tak już o niskiej gęstości powietrze, w którym musi latać kreatywność. Członkowie zespołu operacyjnego aktywnie dyskutują o nadchodzącym sezonie pyłowym i sposobach reagowania na skutki zmieniającego się środowiska.

Silna regionalna burza piaskowa pojawiła się pierwszego dnia nowego roku, obejmując krater Jezero, tak jak zidentyfikowaliśmy lot 19. Istnienie tej burzy nastąpiło bardzo wcześnie – jeszcze przed tradycyjnie rozpoczynanym sezonem pyłowym! W rzeczywistości nigdy nie widzieliśmy tak silnej burzy, jak na Marsa rok temu. Pierwsze oznaki zbliżającej się burzy piaskowej zauważył Perseverance, który odnotował zwiększony unoszenie się pyłu w kraterze Jezero. na orbicie, MRO Zrobiłem zdjęcia tej rosnącej regionalnej burzy piaskowej, która wykazywała oznaki ekspansji z półkuli południowej na półkulę północną – prawdopodobnie w kierunku krateru Jezero. Nasz zespół ds. prognozy pogody musiał podjąć decyzję, czy wyruszyć w podróż, czy nie. Dane, które analizujemy z MEDA i zasobów orbitalnych, mogą być opóźnione od kilku godzin do kilku dni, więc musieliśmy przewidzieć lot 19 na kilka dni w przyszłości. Było jasne, że na horyzoncie pojawiła się wielka niepewność. Zespół ds. pogody zalecił opóźnienie lotu 19, który ostatecznie został przyjęty przez zespół ds. kreatywności (lot 19 był pierwotnie zaplanowany na 5 stycznia 2022 r. lub Misja wytrwania 313).

Fundamenty kreatywności okazały się trafną decyzją. W ciągu kilku dni po opóźnieniu lotu burza pyłowa przemieściła się nad kraterem Jezero i mogliśmy wyraźnie zobaczyć jej skutki zarówno w danych MEDA, jak i z orbity (ryc. 1). Najbardziej zauważalny był gwałtowny spadek gęstości powietrza – ugięcie mniejsze o około 7% niż obserwowane przed burzą piaskową. Ten wyraźny spadek spowodowałby spadek gęstości poniżej progu bezpiecznego lotu i spowodowałby niepotrzebne zagrożenie dla statku kosmicznego. Zaobserwowaliśmy również wpływ pyłu na ilość światła słonecznego pochłanianego przez panel słoneczny Ingenuity, które spadło znacznie poniżej normalnego poziomu „czystego nieba”, o około 18%.

Burza piaskowa się rozproszyła i wygląda na to, że nie później niż w niedzielę 23 stycznia polecimy kreatywnie. Burza piaskowa i jej wpływ na planowanie to ważne doświadczenie edukacyjne dla całego zespołu. Przyszłe wydarzenia są spodziewane w późniejszym okresie zapylenia i prawdopodobnie przekształcą się w burze na skalę globalną, takie jak te ostatnio obserwowane w 2018, 2007 i 2001 roku. Będziemy wytrwale w naszych wysiłkach, aby bezpiecznie latać kreatywnością w dającej się przewidzieć przyszłości.

Napisane przez Jonathana Pabsta i Michaela Mishnę (Zespół Pomysłowy ds. Pogody/Środowiska, NASA-Laboratorium Napędów Odrzutowych).