maxon Story

“We kunnen ongelofelijk veel waardevolle gegevens verzamelen”

Onderwerpen

Voor het eerst stijgt een helikopter op van het oppervlak van Mars. Lucht- en ruimtevaartingenieur Matt Keennon legt uit hoe deze onmogelijke missie werkelijkheid werd.

Interview met Matt Keennon, lucht- en ruimtevaartingenieur en projectmanager bij AeroVironment, Inc.

Voor het eerst in de geschiedenis van de mensheid wordt er een helikopter op Mars ingezet. AeroVironment was betrokken bij het bouwen van de helikopter. Ben je nerveus?

Matt Keennon. Nou en of! Er zijn zoveel onbekende factoren, van de lancering tot de landing op Mars. Een helikopter bedienen in een zo een vijandige omgeving is ongekend. Het hele team—JPL, NASA Ames, NASA Langley, en wij bij AeroVironment—hebben een enorme inspanning gedaan om alle risico's uit te werken en ze tot een minimum te beperken.

Hoe kwam je op het idee voor een Marshelikopter?

Het idee om een luchtvoertuig te laten opstijgen vanaf Mars bestaat al enkele decennia. In 1993 publiceerden Roemeense wetenschappers een studie over een luchtvaartuig op zonne-energie - bedoeld voor Mars - dat verticaal opstijgt. Eind jaren negentig was er een competitie van NASA voor studenten waarin deelnemers een concept moesten ontwikkelen voor een Marshelikopter. De huidige Marshelikopter, Ingenuity, is het idee van Bob Balaram van JPL, die nu al meer dan 20 jaar bij ons werkt. Hij is hoofdingenieur voor dit project en had vanaf het begin de leiding.

Welke ontdekkingen hopen wetenschappers te doen op basis van de vluchten en de vluchtbeelden?

Hoewel elke vlucht minder dan twee minuten duurt, levert iedere vlucht waardevolle gegevens op, waarmee we de omgeving op Mars beter en op een volledig nieuwe manier kunnen leren begrijpen.

De ijle lucht op Mars is vergelijkbaar met de omstandigheden op aarde op een hoogte van 30 kilometer. Hoe groot is waarschijnlijkheid volgens jou dat de kleine drone uiteindelijk vanaf de rode planeet kan opstijgen?

Mits hij veilig aankomt, heb ik er alle vertrouwen in dat de helikopter van het oppervlak van Mars zal opstijgen en zal vliegen. AeroVironment heeft al op zonne-energie en batterijen werkende luchtvaartuigen geconstrueerd die met succes op die hoogte hebben gevlogen in dezelfde ijle lucht. Deze luchtvaartuigen vlogen met propellers die je met de rotorbladen van de Marshelikopter Ingenuity kunt vergelijken.

Zes van deze DCX 10 motoren, Ø 10 mm, met borstels, besturen de Marshelikopter.

1/2

Wat was de grootste uitdaging voor de ingenieurs bij dit baanbrekende project?

Als je dit aan de elektrotechnici vraagt, zullen zij zeggen dat het ontwerp van het elektronisch systeem het moeilijkste was. De mechanische ingenieurs zullen zeggen dat het mechanische ontwerp het moeilijkste was. De softwareontwikkelaars zullen zeggen de software enzovoort, tot we alle ingenieurs hebben gehad. Elk medewerker van ons ontwikkelingsteam—bij JPL, maxon, of AeroVironment—heeft hard gewerkt om deze historische onderneming waar te maken. Uiteindelijk gaat er niets boven een goede samenwerking.

Hoeveel mensen zijn er betrokken hoe lang is dit baanbrekende project al gaande?

In 2013 werd met dit Marshelikopter-innovatieproject begonnen. Sindsdien hebben hieraan waarschijnlijk meerdere honderd mensen meegewerkt. Ook waren er tientallen bedrijven bij betrokken. Waaronder maxon. De bedrijven ontwikkelden specifieke componenten die werden getest onder buitengewoon strikte specificaties. Het was niet altijd makkelijk om aan de eisen van de missie te voldoen, maar uiteindelijk is het gelukt.

Waarom maxon?

maxon heeft extreem waardevolle ervaring in de ruimtevaartsector en speelde ook een belangrijke rol in het succes van het luchtvaartuig Nano Hummingbird van AeroVironment in het begin van de jaren 2000. Dat was de eerste Hummingbird-robot met een 8 mm DC-motor met borstels als aandrijving.

Aan welke eisen moeten de DC-motoren voldoen?

Aspecten zoals gewicht, lengte, bedrijfsspanning, efficiëntie bij een bepaald koppel en toerental, levensduur onder een specifieke last, opslagtemperatuur, bedrijfstemperatuur en bestendigheid tegen stof om er maar een paar te noemen.

Matt Keennon, lucht- en ruimtevaartingenieur en projectmanager bij AeroVironment, Inc.

Hoe zou je de samenwerking met maxon omschrijven?

Werken met maxon was en is fantastisch in elk opzicht. Door onze intensieve samenwerking hebben we veel kennis kunnen opdoen. De kleine DC-motoren zijn de moeilijkste component in dit project.

Wat is de mogelijke richting voor toekomstige Marshelikopters?

Er zijn veel ideeën voor toekomstige Marshelikopters, maar er staat nog niets vast. Ik ben ervan overtuigd dat de Marshelikopter Ingenuity een belangrijke eerste stap richting een veel grotere en complexere helikopter zal zijn met meer mogelijkheden dan we ons nu kunnen voorstellen.

Wie? Hoe? Wat? Feiten & cijfers

Besturing De helikopter heeft een autonome besturing. Besturing op afstand is niet mogelijk. De tijdvertraging bij de signaaloverdracht tussen de Aarde en Mars maakt dit onmogelijk.

Routeplanning Voor elke vlucht wordt er een specifiek vluchtschema gemaakt, dat op aarde wordt geprogrammeerd en in de helikopter wordt geladen voordat deze opstijgt. Op de dag van de vlucht zal de helikopter op het vastgelegde tijdstip opstijgen en vervolgens zelf beslissingen nemen over de precieze, snel berekende besturingsbevelen die nodig zijn om het vluchtschema uit te voeren en veilig te kunnen landen.

Vluchtprofiel Opstijgen, drie kilometer klimmen, lateraal gieren (roteren) om rond te kijken en daarna langzaam dalen om veilig te landen. Een geavanceerde vluchtschema zou een laterale beweging van maximaal 150 meter over het Marsoppervlak omvatten en een terugkeer naar het startpunt om te landen.

Analyse Het plan is om de twee dagen na een vlucht te gebruiken om de verzamelde gegevens te zenden, inclusief gemaakte kleurenfoto’s, en om de volgende vlucht te plannen. De vluchtroutes zullen met iedere volgende vlucht complexer worden. Er zijn 30 experimentele vensters waarbinnen vluchten kunnen worden uitgevoerd. In totaal zijn er vijf verkenningsvluchten gepland.