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Saturday, May 15, 2021

आप मंगल ग्रह के लिए एक हेलीकॉप्टर का परीक्षण कैसे करते हैं?

आप मंगल ग्रह के लिए एक हेलीकॉप्टर का परीक्षण कैसे करते हैं?

साभार: NASA / JPL-Caltech

मंगल ग्रह पर उड़ान भरने वाला इनजेनिटी हेलीकॉप्टर पहला वाहन हो सकता है, लेकिन मंगल ऐसा पहला स्थान नहीं था, जिसने कभी उड़ान भरी हो। पैकेजिंग से पहले और इसे लाल ग्रह को नष्ट करने से पहले, JPL के इंजीनियरों ने हेलीकॉप्टर को कैलटेक के शोधकर्ताओं की मदद से तैयार की गई विशेष पवन सुरंग में ट्रायल रन दिया।


एक ऐसे ग्रह पर उड़ान भरने के लिए जहां वायुमंडल पृथ्वी की तुलना में 100 गुना पतला है, JPL में एक 85-फुट लंबा, 25-फुट-व्यास वैक्यूम चेंबर के अंदर एक कस्टम विंड टनल बनाया गया था, जिसे Caltech NASA के लिए मैनेज करता है। चैंबर में दबाव मार्टियन वायुमंडल को अनुमानित करने के लिए नीचे पंप किया गया था, जबकि व्यक्तिगत रूप से नियंत्रणीय प्रशंसकों के 441 जोड़े की एक सरणी ने संलग्न स्थान में आगे की उड़ान का अनुकरण करने के लिए हेलीकाप्टर पर उड़ा दिया।

फैन ऐरे को कैलटेक के क्रिस डौबर्टी और मार्सेल वीसमैन के इनपुट के साथ जेपीएल इंजीनियरों द्वारा डिजाइन और निर्मित किया गया था, जो वर्तमान में पीएच.डी. मॉरी ग़रीब, एरोनॉटिक्स के हंस डब्ल्यू। लेपमैन प्रोफेसर और बायोइनस्पायर्ड इंजीनियरिंग और कैलटेक सेंटर फॉर ऑटोनोमस सिस्टम्स एंड टेक्नोलॉजीज (CAST) के बूथ-लीड लीडरशिप चेयर के साथ काम करने वाले छात्र। Dougherty और Veismann ने पूर्व में CAST में रियल वेदर विंड टनल के लिए 1,296 जोड़े प्रशंसकों की एक समान सरणी की देखरेख और संयोजन किया था, जो 2017 में खोला गया था। उनके डिजाइन में ऑफ-द-शेल्फ कंप्यूटर कूलिंग प्रशंसकों का उपयोग किया गया है (हालांकि वर्तमान में सबसे शक्तिशाली हैं) उपलब्ध)।

“इस प्रकार की पवन सुरंग विशेष रूप से इच्छित अनुप्रयोगों के लिए अनुकूल थी, क्योंकि एकल-प्रशंसक पवन सुरंगों की तुलना में छोटे, सस्ते प्रशंसकों की एक सरणी का उपयोग करने की अवधारणा एक अंतरिक्ष-कुशल और लागत प्रभावी समाधान प्रदान करती है,” वीसमैन कहता है। “इसके अलावा, इस प्रकार के प्रशंसक अपेक्षाकृत मजबूत और संचालित करने के लिए सुरक्षित हैं, और प्रतिरूपता ने हमें परीक्षण करने की अनुमति दी कि पूर्ण पैमाने पर सुविधा के निर्माण से पहले दीवार कितनी अच्छी प्रदर्शन करेगी।”

हेलीकॉप्टर के परीक्षण पर काम कर रहे जेपीएल में मैकेनिकल इंजीनियर रहे जेसन रैबिनोविच 2017 में सीएएसटी टीम के पास पहुँचे। “मैंने GALCIT में अपनी पीएचडी अर्जित की। [the Graduate Aerospace Laboratories of the California Institute of Technology], इसलिए मैं कास्ट और इसकी सुविधाओं से अवगत था, “रैबिनोविच कहते हैं, जो अब न्यू जर्सी में स्टीवंस इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी में मैकेनिकल इंजीनियरिंग के सहायक प्रोफेसर हैं।

मंगल ग्रह पर उड़ान भरने के लिए एक हेलीकॉप्टर डिजाइन करना, जिसमें पृथ्वी की तुलना में कम गुरुत्वाकर्षण और हवा का कम दबाव है, जेपीएल के इंजीनियरों के लिए चुनौतियों का एक नया सेट प्रस्तुत किया। बस हेलीकॉप्टर के परीक्षण के लिए नई सुविधाओं की आवश्यकता थी।

https://www.youtube.com/watch?v=/1ae2RQlcBSQ

साभार: कैलिफोर्निया इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी

“यहां तक ​​कि एक बड़े निर्वात कक्ष में, जो यह था, किसी भी सार्थक तरीके से आगे-आगे उड़ना असंभव होगा,” डौटी ने कहा। “तो आगे की उड़ान का परीक्षण करने के लिए, यह या तो सभी समय का सबसे बड़ा वैक्यूम चैंबर बना रहा था, जो समय-और लागत-निषेधात्मक होगा, या एक सील और अंतरिक्ष-सीमित वातावरण में मंगल की आगे की उड़ान की स्थिति का अनुकरण करने का एक तरीका ढूंढेगा। यहीं से हमारे फैन सरण में आते हैं। “

डौबर्टी और वीज़मैन ने आंशिक रूप से संलग्न वातावरण में वास्तविक दुनिया स्थलीय मौसम की स्थिति का अनुकरण करने के लिए सीएएसटी के प्रशंसक सरणी को डिज़ाइन किया, जिससे शोधकर्ताओं ने ग़ैर की निगरानी में यथार्थवादी परिस्थितियों में मानव रहित हवाई वाहनों का परीक्षण करने की अनुमति दी। 10-फुट-दर-10-फुट सरणी तीन-कहानी वाले ड्रोन क्षेत्र में स्थित है। एक कंप्यूटर प्रोग्राम 2,000 से अधिक व्यक्तिगत प्रशंसकों की कार्रवाई को नियंत्रित करता है, जिससे इंजीनियरों को बस किसी भी हवा की स्थिति के बारे में अनुकरण करने की अनुमति मिलती है जो एक ड्रोन वास्तविक दुनिया में एक हल्के झोंके से आंधी तक हो सकता है।

“अगर हम वास्तविक दुनिया में काम करने वाली चीजों का निर्माण करना चाहते हैं, तो हमें उन्हें वास्तविक दुनिया की स्थितियों में परखने की जरूरत है। इसीलिए, CAST में, हमारे पास ऐसी सुविधाएं हैं, जहां स्वायत्त प्रणाली यथार्थवादी चुनौतियों का सामना करती है,” CAST के निदेशक ग़रीब कहते हैं। ।

अधिक महत्वपूर्ण रूप से मंगल हेलीकॉप्टर के लिए, फैन ऐरे के सॉफ्टवेयर इसे वास्तविक रूप से वास्तविक अशांत प्रवाह उत्पन्न करने की सुविधा देते हैं क्योंकि प्रत्येक प्रशंसक दूसरे आधार पर सूचना भेजता है और प्राप्त करता है।

“हमारे पास बहुत सारे वायुगतिकीय प्रश्न थे,” रैबिनोविच कहते हैं। “आप एक प्रासंगिक वातावरण में वाहन के प्रदर्शन को समझना चाहते हैं। आप यह सुनिश्चित करना चाहते हैं कि मंगल पर उड़ान भरने पर वाहन स्थिर हो, और यह युद्धाभ्यास की एक विस्तृत श्रृंखला के दौरान अपेक्षित रूप से प्रदर्शन करे।”

काउंटरिंटुइलाइटली, इनजेनिटी परीक्षण सुविधा के लिए यह महत्वपूर्ण था कि वह स्थिर कम गति वाली हवाएं पैदा कर सके। पारंपरिक पवन सुरंगों, जिनमें एक विशाल प्रशंसक है, को सैकड़ों मील प्रति घंटे की गति से उड़ने वाले विमानों के परीक्षण के लिए उच्च गति की हवाओं को उत्पन्न करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। टीम ने नासा लैंगली रिसर्च सेंटर में स्थित ट्रांसोनिक डायनेमिक्स टनल (टीडीटी) का उपयोग करने की संभावना की जांच की, जो एक पवन-सुरंग है जो उच्च ऊंचाई पर ध्वनि की गति से अधिक तेज़ गति से यात्रा करने वाले विमानों के परीक्षण के लिए प्रवाह की स्थिति पैदा करने में सक्षम है। पृथ्वी। Ingenuity हेलीकाप्टर, इसके विपरीत, लगभग 10 मीटर प्रति सेकंड या लगभग 20 मील प्रति घंटे की गति से यात्रा करता है।

आप मंगल ग्रह के लिए एक हेलीकॉप्टर का परीक्षण कैसे करते हैं?

दूसरे ग्रह पर संचालित, नियंत्रित उड़ान के पहले उदाहरण के दौरान 19 अप्रैल, 2021 को मंगल ग्रह की सतह पर मंडराते हुए, नासा के इनजेनिटी मार्स हेलीकॉप्टर ने अपनी ही छाया पर कब्जा करते हुए यह शॉट लिया। साभार: NASA / JPL-Caltech

जेपीएल में मैकेनिकल इंटीग्रेशन इंजीनियर हेलिकॉप्टर ने हेलिकॉप्टर का परीक्षण करने में मदद करने के लिए कहा, “अगर हम लैंगले गए होते तो विंडसपेड पाने के लिए अपने फैन को बेकार करना पड़ता।”

जेपीएल मार्स हेलीकॉप्टर टीम ने परियोजना के लिए जेपीएल के सबसे बड़े वैक्यूम कक्षों में से एक का उपयोग सुरक्षित किया। कक्ष 85 फीट लंबा और 25 फीट व्यास का है। मार्टियन वातावरण की स्थितियों को फिर से बनाने के लिए हवा को बाहर पंप करने में लगभग दो घंटे लगते हैं।

एक निर्वात चैम्बर के अंदर व्यक्तिगत रूप से नियंत्रणीय प्रशंसकों की एक सरणी का निर्माण केवल इकाइयों को इकट्ठा करने और उन्हें चालू करने के रूप में सरल नहीं है। एक बात के लिए, एक निर्वात कक्ष की प्रकृति – तथ्य यह है कि इसे कसकर सील कर दिया जाता है – इसका मतलब है कि कई तारों को अंदर और बाहर नहीं चलाया जा सकता है। सभी इनपुट और आउटपुट को सुव्यवस्थित और डाउनसाइज़ करना पड़ा

यह सुविधा जेपीएल के मंगल अभियानों के लिए महत्वपूर्ण है। “यह चैंबर है जहां हमने सभी मंगल रोवर्स के लिए मुख्य थर्मल वैक्यूम टेस्ट किया, जो हवा और साइकिल सभी को उच्च और निम्न तापमान से बाहर निकालकर अंतरिक्ष को अनुकरण करता है। हमें इसे साफ रखना था,” क्वोन कहते हैं। “हम गंदगी के बारे में चिंतित हैं, लेकिन हम प्रशंसकों पर घटकों से ऑफ-गेसिंग के बारे में भी चिंतित हैं।” संदूषण-नियंत्रण आवश्यकताओं के कारण, जेपीएल टीम को प्रशंसकों को फिर से भरना पड़ा, अपने स्टॉक पॉलीविनाइल क्लोराइड (पीवीसी) वायरिंग जैकेट्स को टेफ्लॉन वाले हवा में कम रासायनिक गैसों को छोड़ने के लिए स्वैप करना पड़ा।

“यह बहुत मजेदार था, लेकिन विचार करने के लिए बहुत सारे विवरण थे,” क्वॉन कहते हैं। “हमने एक ऐसी सुविधा ली, जिसे पवन सुरंग परीक्षण के लिए डिज़ाइन नहीं किया गया है और इसे पहली बार पवन सुरंग में बदल दिया गया है।”

मंगल के बेहद कम वायुमंडलीय दबाव की नकल करने के लिए कक्ष को पंप करने के लिए आवश्यक समय के कारण, कोई भी त्रुटि जो दूर से तय होने की आवश्यकता थी। उसके लिए, डौगर्टी और वीज़मैन ने कैलटेक समर अंडरग्रेजुएट रिसर्च फैलोशिप (एसयूआरएफ) के छात्र एलेजांद्रो स्टीफन-ज़वाला की मदद ली।

आप मंगल ग्रह के लिए एक हेलीकॉप्टर का परीक्षण कैसे करते हैं?

कैस्ट एरोड्रोम में एक क्वाड्रोटर ड्रोन प्रशंसकों की दीवार के सामने घूमता है। साभार: कैलिफोर्निया इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी

स्टीफन-ज़वाला कहते हैं, “हमारे द्वारा उपयोग किए जाने वाले प्रशंसकों के प्रकार में एक अंतर्निहित सेंसर होता है जो आपको बताता है कि वे कितनी तेज़ी से घूम रहे हैं और आपको उस सेंसर तक पहुंचने के लिए कुछ सॉफ़्टवेयर लिखना होगा।” “441 जोड़े प्रशंसकों के साथ, बहुत सारे सेंसर हैं, और आप वास्तविक समय में जानना चाहते हैं कि क्या हो रहा है ताकि आप निदान कर सकें कि कुछ ठीक से काम नहीं कर रहा है।”

जब एक निर्वात कक्ष के अंदर नहीं, तो यह एक सरल प्रक्रिया है: एक बस एक USB लाइन को दोषपूर्ण घटक में प्लग करता है और इसे लैपटॉप से ​​जोड़ता है। इस प्रकार के त्रुटि-सुधार को पूरा करने के लिए, जबकि वैक्यूम चैंबर के अंदर प्रशंसकों को नियंत्रित करने के लिए पर्याप्त डेटा ले जाने के लिए 80 व्यक्तिगत यूएसबी लाइनों की आवश्यकता होगी।

इसके बजाय, स्टीफन-ज़वाला ने कस्टम सॉफ़्टवेयर विकसित किया, जो दूर से प्रशंसकों की निगरानी करता था, और यदि आवश्यक हो-तो उन्हें स्वचालित रूप से स्वयं को फिर से शुरू करने के लिए निर्देशित करता था।

परियोजना की व्यवहार्यता अध्ययन 2017 में शुरू हुआ था और परीक्षण सितंबर के मध्य 2018 तक पूरा हो गया था। अंतरिक्ष के वातावरण को अनुकरण करने के लिए निर्वात चैम्बर के लिए चल रही मांग को देखते हुए – इसका उपयोग जेपीएल शोधकर्ताओं द्वारा अंतरिक्ष सिम्युलेटर के रूप में किया जाता है – टीम को इकट्ठा करने के लिए बहुत कम समय था। प्रशंसक सरणी, यह काम कर रहे हैं, परीक्षण करते हैं, और फिर इसे सभी वापस नीचे तोड़।

अंत में, प्रशंसक सरणी सिर्फ कुछ ही हफ्तों के लिए इकट्ठी रही। “यह तंग था। हम रात और सप्ताहांत के बहुत काम कर रहे थे,” रैबिनोविच कहते हैं।

रैबिनोविच का कहना है कि उन्हें इस बात पर कोई आश्चर्य नहीं था कि असाधारण तकनीकी जानकारों को मंगल से छात्रों के लिए एक नई तकनीक का परीक्षण करने के लिए अपनी तरह की पहली पवन सुरंग को डिजाइन करने की आवश्यकता थी। “ये कैलटेक स्नातक छात्र थे,” वे कहते हैं। “मैं विशेषज्ञता के उस स्तर पर हैरान नहीं था।”


नासा के मार्स कॉप्टर की उड़ान सोमवार जैसे ही हो सकती है


कैलिफोर्निया इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी द्वारा प्रदान किया गया

उद्धरण: आप मंगल ग्रह के लिए एक हेलीकॉप्टर का परीक्षण कैसे करते हैं? (2021, 23 अप्रैल) 23 अप्रैल 2021 को https://phys.org/news/2021-04-helicopter-bound-mars.html से पुनः प्राप्त

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