Jet Propulsion Laboratory NASA baru-baru ini mengumumkan bahwa mereka sedang mengembangkan helikopter drone kecil untuk mencari jalan bagi para penemu Mars di masa depan. Mengapa penemu Mars membutuhkan panduan robot seperti itu? Jawabannya adalah mengemudi di Mars sangat sulit.
Di sini di Bumi, robot yang menjelajahi pelek vulkanik, atau membantu penyelamat, dapat didorong oleh remote control, dengan joystick. Ini karena sinyal radio mencapai robot dari pusat kendali hampir secara instan. Mengemudi di bulan tidak jauh lebih sulit. Sinyal radio yang bergerak dengan kecepatan cahaya membutuhkan waktu sekitar dua setengah detik untuk melakukan perjalanan pulang pergi ke bulan dan kembali. Penundaan ini tidak cukup lama untuk mengganggu serius mengemudi pengendali jarak jauh. Pada tahun 1970-an pengontrol Soviet mengendarai penemu bulan Lunokhod dengan cara ini, berhasil menjelajahi lebih dari 40 km medan bulan.
Mengemudi di Mars jauh lebih sulit, karena jauh lebih jauh. Tergantung pada posisinya sehubungan dengan Bumi, sinyal dapat memakan waktu antara 8 dan 42 menit untuk pulang pergi. Instruksi yang sudah diprogram harus dikirim ke rover, yang kemudian dieksekusi sendiri. Setiap perjalanan ke Mars membutuhkan waktu berjam-jam perencanaan yang matang. Gambar stereo yang diambil oleh kamera navigasi rover diteliti dengan cermat oleh para insinyur. Gambar dari pesawat ruang angkasa yang mengorbit Mars terkadang memberikan informasi tambahan.
Sebuah penjelajah dapat diprogram untuk hanya menjalankan daftar perintah mengemudi yang dikirim dari Bumi, atau dapat menggunakan gambar yang diambil oleh kamera navigasinya dan diproses oleh komputernya untuk mengukur kecepatan dan mendeteksi rintangan atau bahaya dengan sendirinya. Ia bahkan dapat memetakan jalur amannya sendiri ke tujuan yang ditentukan. Drive berdasarkan instruksi dari tanah adalah yang tercepat.
Semangat dan Peluang Mars Exploration Rovers dapat melaju hingga 124 meter dalam satu jam dengan cara ini. Ini sesuai dengan tentang panjang lapangan sepak bola Amerika. Tetapi mode ini juga yang paling tidak aman.
Ketika bajak aktif memandu dirinya dengan kameranya, kemajuan lebih aman, tetapi jauh lebih lambat karena semua pemrosesan gambar diperlukan. Ini mungkin berkembang hanya 10 meter per jam, yaitu sekitar jarak dari garis gawang ke garis 10 yard di lapangan sepak bola Amerika. Metode ini harus digunakan setiap kali bajak tidak memiliki pandangan yang jelas tentang rute di depan, yang sering terjadi karena medan yang kasar dan berbukit.
Pada awal 2015, Curiosity terjauh telah mengemudi dalam satu hari adalah 144 meter. Perjalanan harian terpanjang Opportunity adalah 224 meter, jarak yang panjang dari dua lapangan sepak bola Amerika.
Jika pengendali darat bisa mendapatkan pandangan yang lebih baik dari jalan di depan, mereka dapat menyusun instruksi yang memungkinkan penjelajah masa depan untuk berkendara lebih jauh dalam sehari.
Di situlah ide helikopter drone masuk. Helikopter bisa terbang di depan penjelajah setiap hari. Gambar yang dibuat dari titik pandang udara akan sangat berharga bagi pengendali darat untuk mengidentifikasi titik-titik kepentingan ilmiah, dan merencanakan rute mengemudi untuk sampai ke sana.
Menerbangkan helikopter di Mars menimbulkan tantangan khusus. Satu keuntungan adalah bahwa gravitasi Mars hanya 38% sekuat Bumi, sehingga helikopter tidak perlu menghasilkan daya angkat sebanyak salah satu massa yang sama di Bumi. Baling-baling helikopter menghasilkan daya angkat dengan mendorong udara ke bawah. Ini lebih sulit dilakukan di Mars daripada di Bumi, karena atmosfer Mars seratus kali lebih tipis. Untuk memindahkan udara yang cukup, baling-baling baling-baling perlu berputar sangat cepat, atau menjadi sangat besar.
Helikopter harus mampu terbang sendiri, menggunakan instruksi sebelumnya, mempertahankan penerbangan stabil di sepanjang rute yang ditentukan sebelumnya. Ini harus mendarat dan lepas landas berulang kali di medan berbatu Mars. Akhirnya ia harus mampu selamat dari kondisi Mars yang keras, di mana suhu merosot hingga 100 derajat Fahrenheit atau lebih rendah setiap malam.
Insinyur JPL merancang copter dengan massa 1 kilogram; sebagian kecil dari massa 900 kg Curiosity rover. Baling-baling baling-balingnya menjangkau 1,1 meter dari ujung bilah ke ujung bilah, dan mampu berputar pada 3400 putaran per menit. Tubuh adalah tentang ukuran kotak tisu.
Helikopter ini bertenaga surya, dengan cakram sel surya mengumpulkan daya yang cukup setiap hari untuk menyalakan penerbangan dua hingga tiga menit dan memanaskan kendaraan di malam hari. Itu dapat terbang sekitar setengah kilometer pada waktu itu, mengumpulkan gambar untuk transmisi ke kontrol darat saat berjalan. Para insinyur berharap bahwa pengintaian yang dikumpulkan oleh helikopter drone akan sangat berharga dalam merencanakan drive bajak, tiga kali lipat jarak yang dapat ditempuh dalam sehari.
Referensi dan bacaan lebih lanjut:
Terima kasih kepada Mark Maimone dari NASA Jet Propulsion Laboratory untuk informasi tentang jarak mengemudi harian Keingintahuan dan Peluang.
J.J. Biesiadecki, P. C. Leger, dan M.W. Maimone (2007), 'pengorbanan antara pengemudian terarah dan otonom pada penjelajah eksplorasi Mars', The International Journal of Robotics Research, 26 (1), 91-104
E. Howell, Peluang penjelajah Mars melakukan perjalanan 41 kilometer menuju 'Marathon Valley', Space Magazine, Desember 2014.
T. Reyes, Perjalanan yang luar biasa, penjelajah Mars Curiosity mencapai pangkalan Gunung Sharp. Space Magazine, September 2014.
Helikopter bisa menjadi 'pengintai' untuk penemu Mars. Siaran Pers NASA Jet Propulsion Laboratory. 22 Januari 2015.
Teknik Gila: Helikopter Mars. Video NASA Jet Propulsion Laboratory.
Curiosity - Laboratorium Sains Mars, NASA.
Mars - Rencana penjelajah masa depan. NASA
