NASA’nın Dragonfly Uçuşu Tamamladı: İlk Simüle Uçuş Gerçekleşti

Coruyucu arka kabuğundan ayrılan NASA‘ın Dragonfly döner kanatlı uçağı, Titan‘ın kum tepeleri üzerinde otonom olarak hızla uçuyor. Altındaki araziyi tarıyor ve güvenli bir iniş yeri arıyor. Dragonfly güvenli bir bölge tespit ettiğinde dönüyor, alçalıyor ve seçilen noktaya iniş yaparak ilk kez Satürn‘ün en büyük uydusu yüzeyine ayak basıyor.

Başarılı bir ilk uçuş – ancak bu, doğrudan Titan üzerinde değil, Maryland’deki Laurel şehrindeki Johns Hopkins Uygulamalı Fizik Laboratuvarı’nın (APL) bilgisayar test platformunda gerçekleşiyordu; burada Dragonfly döner kanatlı uçağı entegrasyon ve test sürecinden geçiyor. Bu, Dragonfly’nin “ilk uçuş”u için bugüne kadar yapılan en kapsamlı testti; gerçek zamanlı olarak uçuşa benzer aviyonik üzerinde, döner kanatlı uçağın 2034’te Titan’a vardığında kullanacağı sistemlerin ve manevraların büyük kısmını içeren bir değerlendirmeydi.

Dragonfly, Satürn’ün uydusu Titan’a altı yıllık yolculuk için en erken 2028’de fırlatılacak; burada üç yıl boyunca konumdan konuma uçarak, Dünya benzeri bu uydunun kimyasını, jeolojisini ve atmosferini incelemek üzere çeşitli bölgeleri keşfedecek ve nihayetinde hayatın kimyasal kökenlerine dair anlayışımızı derinleştirecek.

“İlk uçuşun ilginç yanı, en zorlu uçuşumuz olması,” dedi APL’deki Dragonfly hareketlilik alt sistemi baş mühendisi Zach Putnam. “İniş aracındaki tüm uçuş sensörü donanımını kullanıyor.”

Son testte, uçuş yazılımı ve aviyonik, Titan’da kullanacağı sensörlerden gelen simüle edilmiş veri girdisiyle birleştirildi; bunlar arasında yeni kurulan navigasyon kameraları, atalet ölçüm birimleri ve lidar sistemi yer alıyor.

Yıllar süren bir emeğin meyvesi olan bu test, ekibin Dragonfly’nin uçuş yeteneklerini kademeli olarak inşa etmesiyle mümkün oldu; ilk olarak tek bir rotorun dönmesi gibi nispeten basit faaliyetlerin simülasyonuyla başlandı. Sonraki testler, her adımda daha fazla sensör ve yetenek ekleyerek kısa bir “konum değiştirme” uçuşu ve kısmi bir keşif uçuşu gösterdi.

“Kademeli olarak ilerlemek, bu testleri kurmamızı sağlayan şeydi,” dedi Putnam. Arazinin yüksekliğini ve eğimini ölçmek ve olası tehlikeleri belirlemek için Dragonfly’nin Titan’da kullanacağı sistem olan lidarın eklenmesi, döner kanatlı uçağın Titan’da karşılaşacağı şeyi tamamen simüle etmek için gereken son parçayı sağladı.

Ekip, lidar için simüle edilmiş arazi oluşturdu ve Dragonfly’nin navigasyon kameralarının göreceği görüntüleri gerçek zamanlı olarak üretti. Özel bir kamera emülatörü, işlem birimlerini kullanarak her simüle edil Titan sahnesini, Dragonfly’nin uçuş sırasında kullanacağı kameralara yaklaşık olarak denk gelen 20 ile 70 milisaniye arasında pozlama sürelerinde işledi.

Tüm sırayı uçuşa benzer donanım üzerinde çalıştırmak, ekibe bu parçaların birbirleriyle nasıl etkileştiğini görmem için önemli bir fırsat sundu; burada iniş aracındaki farklı süreçler arasında bilgi aktıkça milisaniyelerle ölçülen ayrıntılar da dahil olmak üzere.

“Bu testler, her şeyin birlikte çalıştığını gösteren önemli bir doğrulamadır,” dedi Putnam.

Ve gelmekte olan çok daha fazla test var. Ekip, ilk uçuşu test platformu yerine Dragonfly’nin gerçek uçuş sisteminde, döner kanatlı uçağın aviyonikini kullanarak çalıştırmayı planlıyor. Mühendisler ayrıca diğer uçuş profillerini test edecek ve Dragonfly’nin bir şeyler ters gittiğinde otonom olarak tepki verebildiğinden emin olmak için kasıtlı olarak arızalar sokacak.

“Bu otonomilik, Titan’da hayati önem taşıyor; çünkü Dragonfly, gerçek zamanlı yardım almadan, Dünya’dan yardım almadan uçmak zorunda,” dedi Putnam. “Titan’da yaptığımız her şey otonom olarak gerçekleşmek zorunda.”

Dragonfly, Titan’da bu ilk uçuşu gerçekleştirmeden önce, uçabilmek için pozisyonuna geçmesi gerekiyor. Testler ayrıca, kritik adımı yöneten mekanizmaların döner kanatlı uçağı, giriş sisteminin arka kabuğunun altına indirip indirmediğini güvence altına almak için sürdürülüyor; böylece giriş sisteminden ayrılmadan önce dönerlerini güvenli şekilde çevirmeye başlayabilir ve Titan yüzeyine son inişine başlayabilir.

Test kampanyası, rotorcraft’ın stowed konumundan (kaydedilmiş/dahili konum) Titan’a iniş sırasında bırakılma pozisyonuna indirgenmesini sağlayacak olan Dragonfly’ın “poz” mekanizmasını değerlendiriyor. Colorado’daki Lockheed Martin’teki mühendisler — Dragonfly’ın interplanetary kruvazaj aşamasının ve atmosferik giriş, iniş ve iniş kurulumunun bir araya geldiği yer — mekanizmanın beklenen yüklere dayanabildiğini doğrulamak için temsilci kitle ile statik testler gerçekleştirdi; mekanizmanın ne kadar pürüzsüz ve ne kadar hızlı indirildiğini ve yerine güvenli şekilde kilitlenip kilitlenmediğini görmek için aynı zamanda yerleştirme (deployment) testleri yaptı.

Testler aynı zamanda rotorcraft yerleştirildiğinde Dragonfly’ın backshell’inin paraşütünün altında nasıl salınabileceğini de göz önünde bulunduruyor. Mühendisler test donanımını farklı açılara yatırır ve mekanizmanın çeşitli koşullar altında düzgün çalıştığını onaylamak için yerleştirme işlemini tekrarlar.

Poz yapısı, backshell’i Dragonfly iniş aracına bağlanan alüminyum bir arayüz yapısına bağlar. Gerçek iniş sırasında, poz mekanizması rotorcraft ayrılıp kendi gücüyle uçmaya başlamadan önce bu arayüzü — ve onunla birlikte Dragonfly’ı — indirir. Testler, bu kritik geçişin Dragonfly’ın onu neredeyse bir milyar mil uzaklıktaki Dünya’dan gerçekleştirmesi gerekmeden önce güvenilir şekilde çalıştığını sağlamak için tasarlandı.