Rover Perseverance (Mars 2020) - Entwicklung, Bau, Start und Flug zum Mars

Wenn er bei der Landung umkippt bedeutet das nicht unbedingt das aus solange er nicht kapput ist, den es gibt ja ne Mama die ihn geboren hat und vielleicht ihm einen Schups geben kann damit er wieder gerade steht.
Was ich mich auch Frage ist bei welcher Uhrzeit man fliegen wird?

Das Rover Team wird dem niemals zustimmen. Der Heli ist bei denen ja eh schon unbeliebt und es wurde klar gesagt, dass es keinerlei Annäherung geben wird, sobald der Heli abgesetzt wurde

was spricht dagegen den Mars Heli  etwas sicherer zu machen ? um die Mission zu verlängern ? Ich höre hier nur "geht nicht ist nicht gewollt wozu soll das gut sein ?".

Die Überlegung bei den Foristen, die hier schon lange mitlesen, ist ungefähr die: "Diesen Heli haben sich Leute ausgedacht, die sich berufsbedingt den ganzen Tag damit beschäftigen und das teilweise schon seit vielen Jahren. Die haben sich auf jeden Fall vorher viele, SEHR viele Gedanken dazu gemacht und haben sicher auch viel ausprobiert. Dass Drohnen mal umkippen und dass irdische Drohnen einen Rotorschutz haben, ist denen ganz sicher auch bekannt. Wenn DIESE PROFIS also auf so einen Schutz verzichtet haben, dann ist dem sicher eine sorgfältige Abwägung der Fürs und Widers (also Vor- und Nachteile) vorausgegangen und wenn DIE sich dagegen entschieden haben, dann kann man hier im Forum ebenfalls behaupten, dass der Heli keinen Rotorschutz braucht, und damit auf der sicheren Seite sein."

Wer weiß, vielleicht hat das Ding irgendwelche Eigenschaften oder Details oder sonstige Umstände, die wir nicht kennen und die den Rotorschutz halt nun mal ausreichend überflüssig machen, sonst HÄTTEN die Pros ihm bestimmt einen verpasst. Der Rotor ist vielleicht ausreichend "unzerbrechlich"... oder der Heli fällt irgendwie immer auf die Füße... oder sonstwas, keine Ahnung.

Außerdem gibt es auf dem Mars eben tatsächlich keine Mauern oder Bäume oder Leitungsmasten, gegen die er fliegen könnte. Hm, Felswände in der Nähe kann man ja tunlichst meiden. Er könnte höchstens gegen den dumm herumstehenden Rover 2020 prallen oder auf die Seite fallen und sich dabei den Rotor brechen, aber wie gesagt, der Rotor könnte ja vielleicht so stabil sein, dass stattdessen eben nur der Heli ein bissel durchgeschüttelt wird.

Endlich mal eine gute technische Diskussion. Das der Heli scheinbar keine besondere Priorität genießt mag sein. Ist aber schade. Denn die Aufnahmen der Umgebung von oben würden dem Rover   sicher weiterhelfen interessante Bereiche direkt anzusteuern.

Das ist ja auch als Nebeneffekt geplant. Schau einfach mal in die Diskussion vom Mai (ca. S. 9).

Kosten Nutzen Verhältnis bei einem NASA Projekt ?

Ja. Das wurde schon oft genug gesagt, Du scheinst die Antworten aber leider nicht anzunehmen.

Die meiste Drohnentechnik ist hier auf der Erde schon ganz gut erprobt.

Das ist leider für den Mars nicht korrekt. Es ist unmöglich, die Bedingungen für eine Drohne auf dem Mars zu simulieren. Deswegen ist die Drohne ja auch ein Technologiedemonstrator, der nur einen einzigen Zweck hat: Zu zeigen, daß man auf dem Mars überhaupt fliegen kann.

Und was spricht dagegen den Mars Heli  etwas sicherer zu machen ?

Die Frage wurde schon so oft beantwortet. Du scheinst die Antworten aber leider nicht anzunehmen. Ich wiederhole die Antwort hier mal nicht erneut.

um die Mission zu verlängern ?

Die Frage wurde schon so oft beantwortet. Du scheinst die Antworten aber leider nicht anzunehmen. Wiederholung: Wenn der Heli geflogen ist, hat er sein Ziel erreicht. Er muss nicht 10 Jahre lang durch die Gegend fliegen.

Also nochmal konkret. //  Warum ist eine Vorrichtung die den geplannten Mars Helicopter vor umkippen oder Rotorbruch schützt  kein Überlegung Wert ?

Die Frage wurde schon so oft beantwortet. Du scheinst die Antworten aber leider nicht anzunehmen. Das Geld und das Gewicht sprechen dagegen. 

Und Drohnen würden nicht abstürzen sondern es liegt am "schlechten" Piloten.

Ja. Aber Du wiederholst Dich, ohne Antworten zu geben.


LarryXXL: Sei mir bitte nicht böse, aber wäre es möglich, daß Du nicht nur Deine Fragen wiederholst, ohne Antworten anzunehmen oder Deine Meinung durch Quellen, Frakten oder Berechnungen zu belegen?

Vom heimischen Schreibtisch sieht alles so leicht aus.. Ist es meist aber nicht.
Einen Heli bekommt man bei einer Atmosphärendichte von 0.006 Bar und bis zu -70°C NICHT einfach so und dann noch lange betrieben. Da muss man an die Grenzen des möglichen gehen.

Versuch bitte! gut zu begründen was du gegen unsere Gegenargumente (Masse des Helis eh sehr knapp kalkuliert. Würde nichts bringen weil ein umgefallener Rover hier eh nicht mehr startet. Vorteil bei längerer Laufzeit zu begrenzt. Ist eh nur ein Technologiedemonstrator..) vorzubringen hast.

Meine Frage nach einer Verbesserung des Marshelicopters (Technologiedemonstrator) betreff der Rotorenschutz bzw der Landbeine sind doch nur gut gemeint. Ich bin mir ziemlich sicher das die NASA mehr als einen Hopser testen möchte.

Auch der Hinweis das Gewicht und Kosten eine Rolle spielen habe ich nicht vergessen.
Ich kann hier leider nicht vorrechnen das ein "Titan draht Kufe oder Rotorschutz" der sichere Landung ermöglicht entweder zu schwer wäre oder die Kosten sprengt. Das können scheinbar andere Mitglieder. Und das wollte ich nicht öffentlich ausdiskutieren.

Natürlich ist die Gravity, Temperatur und Teilchendichte eine andere als auf der Erde. Und es ist auch klar das es wesentlich schwerer ist für einen Drohne auf dem Mars. Aber was ist auf dem MArs 20 Lichtminuten entfernt schon einfach ?

Und ich bin mir sicher das die NASA nicht nur das nötigste umsetzt sondern immer noch einen kleinen Tick weiter geht. Und das ist das was mich auch immer wieder begeistert an der Weltraumtechnik.

Ich hoffe dieses Thema ist nun erstmal durchdiskutiert.

Was ich mich auch Frage ist bei welcher Uhrzeit man fliegen wird?

Nunja, zumindest heißt es in folgender Quelle, dass Flüge um 11 morgens ("lokale Zeit") beabsichtigt werden.
https://rotorcraft.arc.nasa.gov/Publications/files/Balaram_AIAA2018_0023.pdf
Übrigens ein schöner Link bzgl. der Helikopter-Hardware.

Einen Heli bekommt man bei einer Atmosphärendichte von 0.006 Bar und bis zu -70°C NICHT einfach so und dann noch lange betrieben.

Im obigen Link ist sogar von -100°C die Rede, die der Heli aushalten muss.

Da steht ja tatsächlich 11 Uhr Vormittags im Dokument. Das hätte ich nicht erwartet. Es gibt noch keine Zeitzonen auf dem Mars. Auch ist offen, ob 11/24 (Erdentag) oder 11/24,6 (Mars-Tag) gemeint sind. Hoffentlich passiert hier kein Rechenfehler. Vor allem weil das "zwei mal 12 Stunden" System auf dem Mars nicht funktioniert. Die Uhrzeit 24:20 Uhr kann im US-System mit "am" und "pm" nicht abgebildet werden.

Von der Theorie her müsste man zur kurz vor der Mittagszeit fliegen. Dann können die Akkus am Vormittag zum fliegen geladen werden, danach abkühlen und am Nachmittag für die Nacht geladen werden.

Es gibt noch keine Zeitzonen auf dem Mars. Auch ist offen, ob 11/24 (Erdentag) oder 11/24,6 (Mars-Tag) gemeint sind. Hoffentlich passiert hier kein Rechenfehler. Vor allem weil das "zwei mal 12 Stunden" System auf dem Mars nicht funktioniert. Die Uhrzeit 24:20 Uhr kann im US-System mit "am" und "pm" nicht abgebildet werden.

Das hat die NASA mit ihrer tollen App schon gelöst.
Jeder Lander/Rover hat seine passende Missions Clock.

https://www.giss.nasa.gov/tools/mars24/

Andreas

Ich verstehe immer noch nicht, warum man nicht einen Quadkopter nutzt. Die ganzen Servos in dem Heli und dann bei den Temperaturen.
Das hätte man bei nem Quadkopter nicht. Und ein Qaudcopter kann auf dem Boden auch nicht umkippen 

Im obigen Link ist sogar von -100°C die Rede, die der Heli aushalten muss.

Das Problem sind eher die Batterien. -15°C ist da kritisch(siehe PDF).  Es gibt zwar ne Art Heizung, aber da bin ich echt gespannt.

@Dublone: Ein Quadcopter hat kleinere Rotoren. Du benötigst aber große Rotoren und extrem hohe Drehzahlen um die hohe Geschwindigkeit an den Flügeln hin zu bekommen. Ein Quadcopter würde also noch höhere Drehzahlen benötigen, was wiederum viel schwieriger zu bauen ist.

Das hat die NASA mit ihrer tollen App schon gelöst.
Jeder Lander/Rover hat seine passende Missions Clock.

Danke. Schöne Software. Man hat also, damit man es einfacher versteht, den Mars-Tag in 86400 Sekunden geteilt, wie auf der Erde. Aber nicht SI-Sekunden, sondern in "Mars-Sekunden" die etwas langsamer sind.

Mit an Bord ist dann wohl auch Sensorik, bzw. Mikrotechnik made in Reutlingen (Bosch). Dabei befinden sich in einem Chipgehäuse ein 3-Achsen-Beschleunigungssensor, ein 3-Achsen-Drehratensensor und ein ASIC-Chip teilweise übereinandergestapelt.
Letztlich der gleiche Intertial-Sensor, der auch im iPhone X oder der Apple Watch 3 verbaut ist.

Man plant bei der Elektronik generell stark mit Off-the-Shelf-Komponten, was zwar angesichts der harten Strahlung auf dem Mars erst einmal verwunderlich sein mag, andererseits aufgrund der recht kurzen Einsatzdauer der Hardware irgendwo auch wieder verständlich ist.
Trotzdem wurde dieser Aspekt insbesondere beim FPGA wohl stärker berücksichtigt.

@Dublone: Ein Quadcopter hat kleinere Rotoren. Du benötigst aber große Rotoren und extrem hohe Drehzahlen um die hohe Geschwindigkeit an den Flügeln hin zu bekommen. Ein Quadcopter würde also noch höhere Drehzahlen benötigen, was wiederum viel schwieriger zu bauen ist.

Mh der Rotor macht max. 2800rpm das ist nicht viel. Modelhelis schaffen schon mehr.  Motoren bei einem Quadkopter schaffen je nach KV und Spannung mehrere 10K rpm.
Sehe hier nicht das Problem.


btw:

die ganze elektronik wie die Boards wird heute schon in FPV Quqadkopter benutzt inkl. Video Übertragung. Hab auch schon welche gebaut.

Hallo Dublone   grundsätzlich wäre ein Quadrocopter bei Start und Landung nicht so empfindlich.
Das Problem ist aber wohl wirklich die viel zu dünne Luft auf dem Mars. Die Temperatur spielt zusätzlich auch noch eine Rolle. Flugzeug Piloten hier auf der Erde müssen je nach Flughafenhöhe und Temperatur ihre Startgeschwindigkeit und ihren benötigten Startweg berechnen.

habe auch schon Quadrocopter mit Standard Teilen gebaut. Die Technik für den Mars Heli ist natürlich nochmal auf einem anderen Level was Hardware und Software angeht.
Und was auch erwähnenswert ist: Ein digitaler Kompass Chip und ein Barometer aus dem Drohnenshop funktionieren nicht auf dem Mars.

Mh der Rotor macht max. 2800rpm das ist nicht viel. Modelhelis schaffen schon mehr.  Motoren bei einem Quadkopter schaffen je nach KV und Spannung mehrere 10K rpm.
Sehe hier nicht das Problem.

Die RPM alleine sagen nicht viel aus.

Vorhin hat einer von 1,3 m Rotordurchmesser gesprochen. Bei 2800 RPM wären das nach meiner Excel Formel knapp 700km/h an den Blattspitzen. Da ist nicht viel mehr drin. Schallgeschwindigkeit an den Blattspitzen werden sie unbedingt vermeiden wollen.

Das Thema Schallgeschwindigkeit hat mich auch mal interessiert. Ist sie auf dem Mars gleich wie auf der Erde? Wovon hängt sie ab? Sie hängt von der Luftzusammensetzung und der Temperatur ab. Folgend eine Grafik, welche mit der Formel c=wurzel(k*RT/M) berechnet wurden.


https://www.dropbox.com/s/ugyotsbmp0ood83/Schallgeschwindigkeit.PNG?dl=0

Als Durchmesser verwende ich 1,2 Meter (nicht1,3), gemäß Quelle: https://spaceflightnow.com/2018/05/14/helicopter-to-accompany-nasas-next-mars-rover-to-red-planet/

Die Drehzahl vom Rotor ist dann nur noch abhängig von der Machzahl, welche man erreichen will. Ab berechneten 0,8 Mach kann durch Verwirbelungen der Überschallbereich erreicht werden. Das ist natürlich nur ein grober Daumenwert. Daher wird man (vermutlich) auf 0,7 Mach begrenzt fliegen. Folgend die Soll-Drehzahl hierfür:


https://www.dropbox.com/s/rzeb32liexldiyx/Soll-Drehzahl.PNG?dl=0

Ja, es wurde dort erwähnt, dass die Drehzahl des Rotors bis knapp an die Schallgeschwindigkeit der Blattspitzen ausgelegt wird (die o. e. Angabe 1,3 m bezog sich auf den Außendurchmesser eines sog. "Schutzringes").

Angenommen ich verwende einen Quadrokopter, dann bräuchte ich 4 Motoren, eine Konstruktion, die diese Motoren trägt und eine noch größere Ausdehnung, da 4 Rotoren eine kleinere Gesamtfläche abdecken als ein großer.

Und man darf die Solarzellen, die sich oberhalb des Rotors befinden, nicht vergessen bei der Betrachtung der maximalen Drehzahl (wg. Unwucht). Natürlich kann man diese auch unterhalb der Rotoren anbringen, dabei besteht aber die Gefahr, dass ein Rotorblatt nach der Landung die PV-Zelle abschattet, womit das Projekt erledigt wäre. Man kann auch ein oder zwei weitere Module einbauen, aber das sind halt alles Massen. Und weiter unten ist die Gefahr der Verstaubung höher als wenn sich die Stromversorgung oberhalb des Rotors befindet.

Btw.: Die Startzeit 11.00 Uhr OZ wird hauptsächlich gewählt weil dann der Luftdruck in Bodenhöhe am höchsten ist. Durch die Reflektion der Sonneneinstrahlung am Boden erwärmt sich die Atmosphäre, dadurch steigt der Druck und die Effektivität der Luftschraube. Im Laufe des Tages sinkt der Druck wieder, da die Thermik für Verwirbelungen und eine Druckausgleich sorgt.

...dabei besteht aber die Gefahr, dass ein Rotorblatt nach der Landung die PV-Zelle abschattet, womit das Projekt erledigt wäre. ...

Was ist das überhaupt, die PV-Zelle?

Kann die es zumindest kurzfristig verkraften, abgeschattet zu sein?

Und wäre es in der Software schwierig, das Abschatten der PV-Zelle zu detecten und dem Rotor so lange nochmal einen Schubs zu geben, bis die PV-Zelle nicht mehr abgeschattet ist?

Eine PV-Zelle ist die kleinste Einheit eines Photovoltaik-Moduls
Sorry, muss los, mein Notdienst-Tel. hat geklingelt.

Die Drehzahl vom Rotor ist dann nur noch abhängig von der Machzahl, welche man erreichen will. Ab berechneten 0,8 Mach kann durch Verwirbelungen der Überschallbereich erreicht werden. Das ist natürlich nur ein grober Daumenwert. Daher wird man (vermutlich) auf 0,7 Mach begrenzt fliegen. Folgend die Soll-Drehzahl hierfür:


https://www.dropbox.com/s/rzeb32liexldiyx/Soll-Drehzahl.PNG?dl=0

Danke! Das kommt mit den 2800 RPM doch ziemlich gut hin!

Man sollte auch eines nicht vergessen: Effizienzmässig sind gegenläufige Hauptrotoren das Optimum, da kein Drehmomentausgleich benötigt wird. Zusammen mit der Notwendigkeit von möglichst großen Durchmessern dürfte eine koaxiale Hauptrotor Konfiguration das Beste für den Mars sein. Quadkopter bräuchten riesige Ausleger und wären mechanisch (deswegen) vermutlich viel zu schwer.

Mal abgesehen von dem Punkt das der relative Luftdruck auf dem Mars sehr starken Schwankungen im Tagesverlauf unterworfen ist, sind die 6mBar auf Normalnull bezogen, aber der Landepltz liegt viel tiefer, also mehr Luftdruck.
Der Rotor dürft ca. 1,1m2 abdecken und bei 1,8kg braucht man ca. 7N um das Ding in der Luft zu halten. Die Preifrage ist nun wie schwer ist 1m3 Marsluft bei geschäzten. 10mBar und mit wie hoher Geschwindigkeit muss diese beschleunigt werden?

Das Rover Team wird dem niemals zustimmen. Der Heli ist bei denen ja eh schon unbeliebt und es wurde klar gesagt, dass es keinerlei Annäherung geben wird, sobald der Heli abgesetzt wurde

Die haben wohl Angst das der kleine Heli ihnen die Show stehlen könnte. 
Natürlich müssen sie ihm helfen wenn es möglich oder sinnvoll ist.

Stellt euch mal vor er kippt bei der Landung um (Gott bewahre), ist aber sonst o.k., dann fährt man mit dem Rover hin
und richtet ihn mit Hilfe des Arms wieder auf, wo ist das Problem.
Was glaubt ihr was das Heli-Team mit dem Rover-Team machen würde wenn sie hier keine Hilfe leisten.