インジェニュイティ 英語 : Ingenuity NASA のマーズ2020 ミッションの一環として火星 で運用されている小型のロボットヘリコプター 。2021年4月19日、地球以外の惑星で航空機による最初の動力制御飛行を無事に完了。垂直離陸 、ホバリング を39.1秒の飛行時間で行い着陸 した[ 8] [ 9] [ 10]
インジェニュイティは、NASAのジェット推進研究所 （JPL）によって設計、製造された。その他に、NASAエイムズ研究センター 、NASAラングレー研究所 [ 11] エアロ・ヴァイロンメント （英語版 ） ロッキード・マーティン・スペース （英語版 ） [ 12]
重量は約4ポンド、1.8kgほどのこの機体の開発には8,500万ドルが費やされた。[ 13]
インジェニュイティは、太陽電池 で電力を供給し、上下に取り付けられたデュアル逆回転ローター で飛行する。30日間の技術デモンストレーションの間、インジェニュイティ は、地上から3–5 m (10–16 ft)範囲の高度で最大5回、それぞれ最大90秒間飛行することを目的としていた[ 14] [ 15]
簡単なデモンストレーションフェーズの後、JPLは、空中偵察が火星や他の惑星の将来の探査にどのように役立つかを示すために、運用デモンストレーションとしてさらに多くの飛行を開始した[ 16] [ 17] パーサヴィアランスローバー [ 18] [ 19] [ 20]
インジェニュイティは、 2021年2月18日にジェゼロ クレーターの オクティヴィア・E・バトラー・ランディング 着陸地点に着陸したパーサヴィアランスの下側に取り付けられ火星に移動した [ 21] [ 22] [ 23] [ 24] [ 25] パーサヴィアランスは、ドローンが最初の飛行を行う安全な「緩衝地帯」を確保するために 100 m (330 ft)離れたところに移動する[ 26] ライブストリーミング TVフィードで成功が確認された[ 28] [ 29] [ 30] インジェニュイティ の飛行音がパーサヴィアランス のマイクロフォンによって録音された。地球外の惑星にいる宇宙船が別の探査機の音を記録したのはこれが世界最初である[ 31]
インジェニュイティは、1903年に世界初の飛行を行ったライト兄弟 の空気より重い動力付き飛行機械「ライトフライヤー号 」の翼から一枚の布を運んでいる。 インジェニュイティの最初の離着陸エリアは、オマージュとしてライト兄弟フィールドと呼ばれている[ 32] 。インジェニュイティ以前は、地球以外の惑星での最初の飛行は、1985年、ソビエトのベガ1号 宇宙船による、金星 での無重力の気球飛行 であった[ 33]
2024年 1月 18日に行われた72回目の着陸後に撮影された写真でローターブレードが1枚以上損傷していることが確認され、これ以上の飛行は難しいと判断され運用を終了した[ 34] [ 5] [ 35]
インジェニュイティ の主な構成要素
インジェニュイティの 飛行特性
ローター速度
2400〜2700 rpm [ 3]
羽根先速度
<0.7マッハ [ 37]
当初予定されていた稼働時間
30ソル内で1〜5回のフライト
飛行時間
フライトあたり最大167秒[ 38]
最大範囲、飛行
625 m (2,050 ft) [ 38]
最大範囲、無線
1,000 m (3,300 ft) [ 20]
最大高度
12 m (39 ft)
可能な最大速度
Horizontal: 10 m/s (33 ft/s)[ 11] Vertical: 3 m/s (9.8 ft/s)[ 11]
バッテリー容量
35–40 Wh (130–140 kJ) [ 39]
火星の低重力 （英語版 ） 二酸化炭素 で構成されている大気 の薄さを部分的に相殺するだけであるため[ 40] 揚力 を生成するのがはるかに困難である。
火星の大気密度 （英語版 ） 1 ⁄100
インジェニュイティは（火星上で）自機の高度を上げるために大きく拡大され特殊形状となっているローターブレードを持ち、そして、少なくとも2400から最大2900rpm、または地球上で必要とされる速度の約10倍の速度で回転する必要がある[ 2] [ 41] [ 42]
このため、ローターは直径約4 ft (1.2 m)の逆回転 同軸反転ローター を使用している。各ローターは、集合ピッチと周期ピッチ の両方に影響を与える可能性のある個別の斜板 によって制御される[ 43]
プロペラの重さは合計でわずか70gである。[ 13]
搭載されているカメラは2つあり、下向きの白黒ナビゲーションカメラ（NAV）と、地球に送るための地形画像を作成するためのカラーカメラ（RTE）[ 20] [ 42] 耐放射線システム （英語版 ）
火星の磁場に一貫性がないことから、インジェニュイティはナビゲーションにコンパス を使用できない ため、代わりに2つのアセンブリにグループ化されたさまざまなセンサーに依存している。すべてのセンサーは市販のユニットである。
上部センサーアセンブリ は関連する防振要素を備え、車両の重心近くのマストに取り付けられ、角速度と加速度の影響を最小限に抑える。これは、携帯電話グレードのBosch BMI-160慣性測定ユニット （IMU ）と傾斜計 （英語版 ） Murata SCA100T-D02）で構成されており、飛行前に地上でのみ使用され、IMU加速度計のバイアスを校正する。
下部センサーアセンブリ は、高度計 （ガーミン LIDAR Lite v3）、カメラとセカンダリIMUの両方で構成され、すべてマストではなく電子機器コアモジュールに直接取り付けられている。下向きのオムニビジョン （英語版 ） 視覚オドメトリ （英語版 ） 姿勢 、およびその他の変数を計算するナビゲーションソリューションが生成される[ 20]
インジェニュイティはソーラーパネル を使用してバッテリー を充電する。このバッテリーは35–40 Wh (130–140 kJ)のエネルギー容量 [ 39] Ah ）を持つソニー製リチウムイオン 電池6個を搭載している[ 20]
飛行時間は利用可能な電力によって制約されないが、モーターが毎秒摂氏1度加熱することによって制約される[ 44]
インジェニュイティはLinux オペレーティングシステムを搭載したQualcomm Snapdragon 801プロセッサを使用する[ 45]
他の機能の中でも、このプロセッサは、ナビゲーションカメラで追跡された地形の特徴から導出された推定速度を介して視覚的なナビゲーションアルゴリズムを制御する[ 46] 飛行制御 機能を実行するために2つの飛行制御マイクロコントローラ ユニット（MCU）に接続される[ 20]
通信システムは、インジェニュイティとパーサヴィアランスローバー母機 間のデータ交換をサポートするモノポールアンテナ （英語版 ） チップセット によって実装された低電力のZigbee 通信プロトコル に基づいて構築されている。通信システムは、最大1,000 m（3,300フィート）の距離にわたって250 kbit/sでデータを中継するように設計されている。インジェニュイティのソーラーパネルにあるアンテナの重量は4グラムで、すべての方向に均等に通信が行える[ 47]
NASA とJPL の関係者は、地球上で飛行機の初飛行を行ったライト兄弟の飛行になぞらえ、インジェニュイティの初飛行を「ライト兄弟の瞬間」と表現した[ 32] [ 48] ライトフライヤー号 の翼布の一部が、インジェニュイティのソーラーパネル下のケーブルに取り付けられている[ 49] アポロ11号 のニール・アームストロング は、月着陸船イーグル号 （英語版 ）
NASAは、インジェニュイティの最初の離着陸滑走路「ライトブラザーズフィールド」を指名した。国連の機関である国際民間航空機関 は、ジェゼロクレーター にJZROの空港コード （ICAO空港コード ）[ 50] ICAO機種コード をIGY、コールサイン として「INGENUITY」を与えた[ 51] [ 52] [ 53]
黄色がインジェニュイティの飛行経路、白線が火星探査車パーサヴィアランス の経路
パーサヴィアランスの下から展開されているインジェニュイティ。
高度1.2mでの最初のテスト飛行中のインジェニュイティの白黒写真。地面に影が写っている。
飛行中の高さ約5.2 mからインジェニュイティが撮影した火星の最初のカラー航空写真。
5回目の飛行で飛行場Bに着陸するインジェニュイティ。（2021年5月7日）
インジェニュイティヘリコプターが空中5.0mから撮影した約85m先のパーサヴィアランスローバー（左）。（2021年4月25日）
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