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El helicóptero de la NASA se volvió un poco loco durante su último vuelo en Marte

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Foto: NASA/JPL-Caltech

Ingenuity experimentó una “anomalía en vuelo” durante su sexto vuelo en el planeta rojo, lo que lo hizo volar de forma errática. El helicóptero logró aterrizar de manera segura, pero el incidente sirvió como una prueba de esfuerzo inesperada del sistema.

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Se suponía que la sexta prueba de Ingenuity del 22 de mayo de 2021 llevaría al helicóptero al límite, pero los planificadores de la misión obtuvieron mucho más de lo que esperaban. Para la prueba, Ingenuity debía ascender 10 metros y luego volar en dirección suroeste 150 metros, seguido de dos viajes más, uno de 15 metros y otro de 50, antes de aterrizar en un lugar designado.

Ilustración para el artículo titulado El helicóptero de la NASA se volvió un poco loco durante su último vuelo en Marte
Foto: NASA/JPL-Caltech

El vuelo de prueba comenzó bien, pero las cosas empezaron a ir mal al final del primer tramo. El helicóptero de repente pareció inseguro, ajustando su velocidad e “inclinándose hacia adelante y hacia atrás en un patrón oscilante”, como explicó Håvard Grip, el piloto principal del gelicóptero Ingenuity, en un artículo para la NASA. Este extraño comportamiento continuó durante todo el vuelo. Antes del aterrizaje, “los sensores a bordo indicaron que el helicóptero encontró excursiones de balanceo y cabeceo de más de 20 grados, grandes entradas de control y picos en el consumo de energía”, agregó Grip.

Para comprender qué salió mal durante este vuelo, debemos considerar funciona este vehículo autónomo. Una unidad de medición inercial (IMU) a bordo permite a Ingenuity realizar un seguimiento de su ubicación, velocidad y orientación durante el vuelo. A su vez, un sistema de control reacciona a estas mediciones, que en realidad son solo estimaciones. De hecho, por sí solo, la IMU sería insuficiente para esta tarea, ya que los errores se acumularían con el tiempo. Para complementar este sistema, el helicóptero utiliza su cámara de navegación a bordo, que captura 30 imágenes de la superficie marciana durante el vuelo y las transmite inmediatamente al sistema de navegación.

Pero como explica Grip, este sistema de dos elementos depende de que un algoritmo reciba marcas de tiempo precisas:

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.

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En la marca de 54 segundos del sexto vuelo del Ingenuity, una anomalía en vuelo alteró este delicado equilibrio. El flujo constante de información de la cámara se vio interrumpido por un error (un solo fotograma perdido) que provocó que todas las imágenes de navegación posteriores se entregaran con una marca de tiempo errónea. Por lo tanto, el algoritmo de navegación funcionaba con información incorrecta de cuándo se tomaron las imágenes. Al trabajar con datos degradados, Ingenuity entró en un modo en el que continuamente tenía que hacer correcciones, lo que resultaba en movimientos de ida y vuelta. Sorprendentemente, Ingenuity aún logró continuar su vuelo y aterrizar a un tiro de piedra de su ubicación objetivo.

La NASA diseñó Ingenuity para tolerar errores significativos sin volverse inestable, incluidos los errores de sincronización”, escribió Grip. Este “margen incorporado no era completamente necesario en los vuelos anteriores de Ingenuity porque el comportamiento del vehículo coincidía con nuestras expectativas, pero el margen vino al rescate” durante el sexto vuelo. Además, Grip mencionó que el helicóptero “sacó músculo durante la situación” utilizando su sistema de rotor, actuadores y sistema de potencia, que respondieron a las crecientes demandas del salvaje vuelo.

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Ilustración para el artículo titulado El helicóptero de la NASA se volvió un poco loco durante su último vuelo en Marte
Foto: NASA/JPL-Caltech

El vuelo anómalo no fue intencionado, pero al llevar el Ingenuity al límite, el fallo probablemente producirá algunos datos significativos. Estos “datos se analizarán cuidadosamente en el futuro, ampliando nuestra reserva de conocimiento sobre el vuelo de helicópteros en Marte”, dijo Grip.