Ingenio (helicóptero)

El desarrollo del proyecto que eventualmente se convertiría en Ingenuity comenzó en 2012 cuando el director del JPL, Charles Elachi, visitó la División de Sistemas Autónomos del laboratorio, que había realizado trabajos conceptuales relevantes. En enero de 2015, la NASA acordó financiar el desarrollo de un modelo a tamaño real, que llegó a ser conocido como el vehículo de "reducción de riesgos". ^{[ 5 ]} El JPL de la NASA y AeroVironment publicaron el diseño conceptual en 2014 para un helicóptero de exploración que acompañaría a un rover. ^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]} A mediados de 2016,  se solicitaban 15 millones de dólares para continuar el desarrollo del helicóptero. ^{[ 9 ]}

Para diciembre de 2017, los modelos de ingeniería del vehículo habían sido probados en una atmósfera marciana simulada . ^{[ 10 ] [ 11 ]} Los modelos estaban siendo probados en el Ártico , pero su inclusión en la misión aún no había sido aprobada ni financiada. ^{[ 12 ]}

Cuando el programa Mars 2020 fue aprobado en julio de 2014, ^{[ 13 ]} una demostración de vuelo en helicóptero no estaba incluida ni presupuestada. ^{[ 14 ]}

El presupuesto federal de Estados Unidos , anunciado en marzo de 2018, proporcionó 23  millones de dólares para el helicóptero durante un año, ^{[ 15 ] [ 16 ]} y se anunció el 11 de mayo de 2018 que el helicóptero podría desarrollarse y probarse a tiempo para ser incluido en la misión Mars 2020. ^{[ 17 ]} El helicóptero se sometió a extensas pruebas de dinámica de vuelo y ambientales, ^{[ 10 ] [ 18 ]} y fue montado en la parte inferior del rover Perseverance en agosto de 2019. ^{[ 19 ]} La NASA gastó alrededor de 80  millones de dólares para construir Ingenuity y alrededor de 5  millones de dólares para operar el helicóptero. ^{[ 20 ]}

En 2019, los diseños preliminares de Ingenuity se probaron en la Tierra en condiciones atmosféricas y gravitatorias simuladas de Marte. Para las pruebas de vuelo , se utilizó una gran cámara de vacío para simular la presión muy baja de la atmósfera de Marte , llena de dióxido de carbono hasta aproximadamente el 0,60 % (alrededor de 1/160 ) de la presión atmosférica estándar a nivel del mar en la Tierra, lo que equivale aproximadamente a un helicóptero volando a 34 000 m (112 000 pies) de altitud en la atmósfera terrestre . Para simular el campo gravitatorio mucho más reducido de Marte (38 % del de la Tierra), el 62 % de la gravedad terrestre se compensó con una línea que tiraba hacia arriba durante las pruebas de vuelo. ^{[ 21 ]} Se utilizó una "pared de viento" compuesta por casi 900 ventiladores de computadora para proporcionar viento en la cámara. ^{[ 22 ] [ 23 ] : 1:08:05–1:08:40}  

En abril de 2020, el vehículo fue bautizado como Ingenuity por Vaneeza Rupani, una chica de 11.º grado de la escuela secundaria del condado de Tuscaloosa en Northport, Alabama , quien presentó un ensayo al concurso "Nombra al Rover" de la NASA. ^{[ 24 ] [ 25 ]} Conocido en las etapas de planificación como el Helicóptero Explorador de Marte, ^{[ 26 ]} o simplemente el Helicóptero de Marte, ^{[ 27 ]} el apodo Ginny se empezó a usar más tarde en paralelo con el rover padre Perseverance, al que se le llamaba cariñosamente Percy . ^{[ 28 ]} Su modelo de ingeniería a escala real para pruebas en la Tierra se denominó Earth Copter y, extraoficialmente, Terry . ^{[ 29 ]}

Ingenuity fue diseñado por el JPL como un demostrador tecnológico para evaluar si un vehículo de este tipo podía volar de forma segura. Antes de su construcción, lanzamiento y aterrizaje, científicos y gestores expresaron su esperanza de que los helicópteros pudieran proporcionar un mejor mapeo y guía que brindaría a los futuros controladores de misión más información para ayudar con las rutas de viaje, la planificación y la evitación de peligros. ^{[ 17 ] [ 30 ] [ 31 ]} Basándose en el rendimiento de los rovers anteriores a través de Curiosity , se asumió que este reconocimiento aéreo podría permitir a los futuros rovers conducir de forma segura hasta tres veces más lejos por sol . ^{[ 32 ] [ 33 ]} Sin embargo, la nueva capacidad AutoNav de Perseverance redujo significativamente esta ventaja, permitiendo al rover cubrir más de 100 metros por sol. ^{[ 34 ]}

El equipo de Ingenuity era relativamente pequeño, con nunca más de 65 empleados a tiempo completo equivalentes del JPL. Los trabajadores del programa de los centros de investigación AeroVironment, NASA AMES y Langley elevaron el total a 150. ^{[ 5 ]} El personal clave incluye:

• MiMi Aung – Gerente del proyecto del helicóptero Ingenuity Mars en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, ^{[ 35 ] [ 36 ] [ 37 ] [ 5 ]}
• Bob Balaram – Ingeniero Jefe (antes de noviembre de 2021) ^{[ 38 ] [ 39 ] [ 40 ] [ 41 ]}
• Timothy Canham – Líder de software de vuelo y líder de operaciones (antes de junio de 2021) ^{[ 42 ] [ 43 ] [ 44 ]}
• Håvard Fjær Grip - Líder de GNC y piloto jefe ^{[ 45 ] [ 46 ] [ 47 ] [ 41 ] [ 48 ] [ 49 ]}
• Matt Keennon – Líder técnico de AeroVironment ^{[ 8 ]}
• Loay Elbasyouni – Ingeniero jefe de electrónica eléctrica y de potencia. ^{[ 50 ] [ 51 ] [ 52 ]}
• Ben Pipenberg – Líder de Diseño de AeroVironment ^{[ 8 ]}
• Chris Bang - Director del programa de helicópteros de AeroVironment para Marte
• Josh Ravich – Líder de Ingeniería Mecánica ^{[ 53 ] [ 54 ]}
• Teddy Tzanetos – Jefe de Operaciones ^{[ 55 ] [ 56 ] [ 49 ]}
• Nacer Chahat – Ingeniero de antenas e ingeniería de sistemas de telecomunicaciones ^{[ 57 ] [ 58 ] [ 59 ]}

El 15 de junio de 2021, el equipo detrás de Ingenuity fue nombrado ganador del Premio John L. "Jack" Swigert Jr. de Exploración Espacial 2021 de la Space Foundation. ^{[ 60 ]} El 5 de abril de 2022, la Asociación Aeronáutica Nacional otorgó a Ingenuity y a su grupo en el JPL el Trofeo Collier 2021. ^{[ 61 ] [ 62 ]}

Ingenuity consiste en un fuselaje rectangular que mide 136 mm × 195 mm × 163 mm (5,4 pulg. × 7,7 pulg. × 6,4 pulg.) suspendido debajo de un par de rotores coaxiales contrarrotatorios que miden 1,21 m (4 pies) de diámetro. ^{[ 1 ] [ 11 ] [ 27 ]} Este conjunto está soportado por cuatro patas de aterrizaje de 384 mm (15,1 pulg.) cada una. ^{[ 1 ]} También lleva un panel solar montado sobre los rotores para recargar sus baterías. El vehículo completo tiene 0,49 m (1 pie 7 pulg.) de altura. ^{[ 1 ]}                 

La menor gravedad de Marte (aproximadamente un tercio de la de la Tierra) solo compensa parcialmente la delgadez de la atmósfera de Marte, compuesta en un 95 % de dióxido de carbono, [69] lo que dificulta mucho que una aeronave genere la sustentación adecuada. La densidad atmosférica del planeta es aproximadamente 1/100 de la de ^{la Tierra a} nivel del mar , o aproximadamente la misma que a 27.000 m (87.000 pies) , una altitud nunca alcanzada por los helicópteros actuales. Esta densidad se reduce aún más en los inviernos marcianos. Para mantener a Ingenuity en el aire, sus palas de forma especial y de mayor tamaño deben girar entre  2400 y 2900 rpm  , o aproximadamente 10 veces más rápido de lo que se necesita en la Tierra. ^{[ 11 ] [ 70 ] [ 71 ]} Cada uno de los rotores coaxiales contrarrotatorios del helicóptero está controlado por un plato oscilante separado que puede afectar tanto el paso colectivo como el cíclico . ^{[ 72 ]} Ingenuity también fue construido según las especificaciones de las naves espaciales para soportar la aceleración y las vibraciones durante el lanzamiento y el aterrizaje en Marte sin sufrir daños. ^{[ 71 ]}

Ingenuity se basa en diferentes paquetes de sensores agrupados en dos conjuntos. Todos los sensores son unidades comerciales estándar.

El conjunto de sensores superior, con sus elementos de aislamiento de vibraciones asociados, está montado en el mástil cerca del centro de masas del vehículo para minimizar los efectos de las velocidades angulares y las aceleraciones. Consta de una unidad de medición inercial ( IMU ) Bosch BMI-160 de calidad para teléfonos móviles y un inclinómetro ( Murata SCA100T-D02); el inclinómetro se utiliza para calibrar la IMU en tierra antes del vuelo. El conjunto de sensores inferior consta de un altímetro ( Garmin LIDAR Lite v3), cámaras y una IMU secundaria, todos montados directamente en el módulo central electrónico (no en el mástil). ^{[ 72 ]}

Ingenuity utiliza un panel solar de 425 x 165 mm (16,7 x 6,5 in) , con un área de 70.125 mm² (108,7 ^{in² )} para recargar sus baterías , que son seis celdas de iones de litio Sony ^{con una capacidad energética de 35–40 Wh (130–140 kJ) [21] (capacidad nominal de 2 Ah). [10]} La duración del vuelo no está limitada ^{por la energía} disponible de la batería , ^{sino por} las térmicas: durante el vuelo, los motores de propulsión se calientan 1 °C cada segundo, y la delgada atmósfera marciana hace que la disipación del calor sea deficiente. ^{[ 73 ]} El helicóptero utiliza un procesador Qualcomm Snapdragon 801 que ejecuta un sistema operativo Linux . ^{[ 42 ]} Entre otras funciones, controla el algoritmo de navegación visual a través de una estimación de velocidad derivada de las características del terreno rastreadas con la cámara de navegación. ^{[ 74 ]} El procesador Qualcomm está conectado a dos microcontroladores (MCU) de control de vuelo resistentes a la radiación para realizar las funciones de control necesarias. ^{[ 10 ]}       

El sistema de telecomunicaciones consta de dos radios idénticas con antenas monopolo para el intercambio de datos entre el helicóptero y el rover. El enlace de radio utiliza los protocolos de comunicación Zigbee de baja potencia , implementados mediante Conjuntos de chips SiFlex 02 de 914 MHz montados en ambos vehículos. El sistema de comunicación está diseñado para transmitir datos a250 kbit/s  a distancias de hasta 1000 m (3300 pies) . ^{[ 57 ]} La antena omnidireccional forma parte del conjunto del panel solar del helicóptero y pesa 4 gramos (0,14 oz) . ^{[ 75 ]}   

Ingenuity está equipado con dos cámaras comerciales estándar (COTS): una cámara de retorno a la Tierra (RTE) de alta resolución y una cámara de navegación (NAV) de menor resolución. La cámara RTE consta del sensor Sony IMX214, un sensor de color con obturador rodante y resolución de 4208 × 3120 píxeles, con un filtro de color Bayer integrado y montado en un módulo óptico O-film. La cámara NAV consta del sensor Omnivision OV7251, un sensor monocromático de obturador global de 640 × 480 píxeles, montado en un módulo óptico Sunny. ^{[ 10 ]}

A diferencia de Perseverance , Ingenuity no cuenta con una cámara estéreo especial para tomar fotos gemelas simultáneamente para obtener imágenes 3D . Sin embargo, el helicóptero puede crear dichas imágenes tomando fotos en color duplicadas del mismo terreno mientras se mantiene suspendido en posiciones ligeramente desplazadas, como en el vuelo 11, o tomando una foto desplazada en el tramo de regreso de un vuelo de ida y vuelta, como en el vuelo 12. ^{[ 76 ]}

Si bien la cámara a color RTE no es necesaria para los vuelos (como en los vuelos 7 y 8 ^{[ 55 ]} ), la cámara NAV opera de forma continua durante cada vuelo, y las imágenes capturadas se utilizan para la odometría visual con el fin de determinar la posición y el movimiento de la aeronave durante el vuelo. Debido a las limitaciones en la velocidad de transmisión entre la aeronave, el rover y la Tierra, solo se puede guardar un número limitado de imágenes de cada vuelo. Las imágenes que se guardarán para su transmisión se definen en el plan de vuelo previo a cada vuelo, y las imágenes restantes de la cámara NAV se descartan después de su uso.

Hasta el 16 de diciembre de 2021, se han publicado 2091 imágenes en blanco y negro de la cámara de navegación ^{[ 77 ]} y 104 imágenes en color de la cámara de terreno (RTE) ^{[ 78 ] .}

El helicóptero utiliza control autónomo durante sus vuelos, los cuales son planificados y programados telerrobóticamente por operadores del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL). Se comunica directamente con el rover Perseverance antes y después de cada aterrizaje. ^{[ 23 ] : 1:20:38–1:22:20}

El software de control de vuelo y navegación del Ingenuity se puede actualizar de forma remota, lo que se ha utilizado para corregir errores de software ^{[ 84 ] [ 55 ]} y añadir nuevas funcionalidades entre vuelos. Antes del vuelo 34, el software se actualizó para evitar peligros durante el aterrizaje y corregir un error de navegación al sobrevolar terreno irregular. Esta actualización se hizo necesaria a medida que el helicóptero se alejaba del terreno relativamente llano del lugar de aterrizaje original y se adentraba en un terreno más variado y peligroso. ^{[ 85 ]}

Perseverance desplegó el escudo de protección contra escombros que protegía a Ingenuity el 21 de marzo de 2021, y el helicóptero se desplegó desde la parte inferior del rover hacia la superficie marciana el 3 de abril de 2021. ^{[ 89 ]} Ese día se probaron ambas cámaras del helicóptero, tomando sus primeras fotografías en blanco y negro y en color del suelo del cráter Jezero a la sombra del rover. ^{[ 90 ] [ 80 ]} Después del despliegue, el rover se alejó unos 100 m (330 pies) del dron para permitir una zona de vuelo segura. ^{[ 91 ] [ 92 ]}  

Las palas del rotor del Ingenuity se desbloquearon el 8 de abril de 2021 (misión sol 48), y el helicóptero realizó una prueba de giro del rotor a baja velocidad a 50 rpm. ^{[ 93 ] [ 94 ] [ 95 ] [ 96 ] [ 97 ]}

El 9 de abril se intentó realizar una prueba de giro a alta velocidad, pero falló debido a la expiración de un temporizador de vigilancia , una medida de software para proteger al helicóptero de un funcionamiento incorrecto en condiciones imprevistas. ^{[ 98 ]} El 12 de abril, el JPL dijo que había identificado una solución de software para corregir el problema. ^{[ 84 ]} Sin embargo, para ahorrar tiempo, el JPL decidió utilizar un procedimiento alternativo, que según los responsables tenía un 85 % de probabilidades de éxito y sería "el menos perjudicial" para el helicóptero. ^{[ 35 ]}

El 16 de abril de 2021, Ingenuity superó la prueba de giro del rotor a máxima velocidad (2400 rpm) mientras permanecía en la superficie. ^{[ 99 ] [ 100 ]} Tres días después, el 19 de abril, el JPL realizó el primer vuelo del helicóptero. El problema del temporizador de vigilancia se repitió al intentar el cuarto vuelo. Reprogramado para el 30 de abril, el cuarto vuelo capturó numerosas fotografías en color y exploró la superficie con su cámara de navegación en blanco y negro. ^{[ 37 ]}

El 25 de junio, el JPL dijo que había subido una actualización de software la semana anterior para solucionar permanentemente el problema del temporizador de vigilancia, y que una prueba de giro del rotor y el octavo vuelo confirmaron que la actualización funcionó. ^{[ 55 ]}

Cada vuelo se planeó para altitudes que oscilaban entre 3 y 5 m (10 y 16 pies) sobre el suelo, aunque Ingenuity pronto superó esa altura planificada. ^{[ 1 ]} El primer vuelo fue un vuelo estacionario a una altitud de 3 m (10 pies) , que duró unos 40 segundos e incluyó la toma de una fotografía del rover. El primer vuelo tuvo éxito, y los vuelos posteriores fueron cada vez más ambiciosos a medida que disminuía el tiempo asignado para operar el helicóptero. El JPL dijo que la misión incluso podría detenerse antes de que terminara el período de 30 días, en el probable caso de que el helicóptero se estrellara, ^{[ 23 ] : 0:49:50–0:51:40} un resultado que no ocurrió. En hasta 90 segundos por vuelo, Ingenuity podía viajar hasta 50 m (160 pies) en dirección opuesta y luego regresar al área de partida, aunque ese objetivo también se superó pronto con el cuarto vuelo. ^{[ 1 ] [ 37 ]}      

La secuencia de despliegue fue la siguiente:

Secuencia de despliegue en superficie

Paso 1, Perseverance suelta la bandeja que protegía el equipo RIMFAX durante el aterrizaje y se aleja de él.

Paso 2, se baja el escudo protector contra escombros, dejando al descubierto a Ingenuity , que está estacionado de lado. Luego, Perseverance se aleja de él.

Paso 3, Ingenuity se balancea hacia abajo, con dos de sus cuatro patas extendidas.

Paso 4, se extienden las cuatro patas antes de que Ingenuity se despliegue en la superficie y Perseverance se aleje.

Después de los tres primeros vuelos exitosos, el objetivo se cambió de demostración tecnológica a demostración operativa. Ingenuity voló a través de una fase de transición de dos vuelos, 4 y 5, antes de comenzar su fase de demostración operativa. ^{[ 101 ]} Para noviembre de 2023, las principales prioridades de la misión se habían convertido en: ^{[ 102 ]}

• Evite interferencias o retrasos significativos en las operaciones del rover.
• Mantener la salud y la seguridad del vehículo.
• Realizar labores de reconocimiento para la planificación táctica y la evaluación científica.
• Realizar experimentos para fundamentar el diseño de misiones y vehículos para futuras naves de rotor a Marte, o recopilar datos para investigación científica discrecional.

Justo antes del último vuelo de demostración el 30 de abril de 2021, la NASA aprobó la operación continua de Ingenuity en una "fase de demostración operativa" para explorar el uso de un helicóptero como reconocimiento suplementario para activos terrestres como Perseverance . ^{[ 101 ]} La financiación para Ingenuity se renovó mensualmente. ^{[ 103 ]}

Con el vuelo 6, el objetivo de la misión cambió hacia el mapeo y la exploración del terreno. ^{[ 104 ]} Si bien Ingenuity haría más para ayudar a Perseverance , el rover prestaría menos atención al helicóptero y dejaría de tomarle fotos en vuelo. Los gerentes del JPL dijeron que el procedimiento fotográfico tomaba una cantidad de tiempo "enorme", lo que ralentizaba la misión principal del proyecto de buscar signos de vida antigua. ^{[ 105 ]}

El 7 de mayo, Ingenuity voló a un nuevo lugar de aterrizaje. ^{[ 106 ]}

Después de 12 vuelos para septiembre de 2021, la misión se extendió indefinidamente. ^{[ 107 ]} Después de 21 vuelos para marzo de 2022, la NASA dijo que continuaría volando Ingenuity cada dos o tres semanas. ^{[ 107 ]} El área del siguiente objetivo del helicóptero era más accidentada que el terreno relativamente plano sobre el que voló en su primer año de operación. El antiguo delta fluvial en forma de abanico tiene acantilados irregulares, superficies angulares y rocas salientes. Ingenuity ayudó al equipo de la misión a decidir qué ruta debía tomar Perseverance hasta la cima del delta y lo ayudó a analizar posibles objetivos científicos. Las actualizaciones de software eliminaron el límite de altitud de 15 metros (50 pies) del helicóptero , le permitieron cambiar de velocidad en vuelo y mejoraron su comprensión de la textura del terreno debajo de él. ^{[ 108 ]} 

La trayectoria de vuelo del helicóptero se extendió hasta un cambio estacional en Marte. Esto redujo la densidad atmosférica, lo que requirió una mayor velocidad del rotor para el vuelo: probablemente 2700  rpm, según los cálculos del equipo de vuelo. El JPL indicó que esto podría causar vibraciones peligrosas, consumo de energía y resistencia aerodinámica si las puntas de las palas se acercaban a la velocidad del sonido. ^{[ 86 ]} Por lo tanto, el equipo de vuelo ordenó a Ingenuity que probara el rotor a 2800  rpm mientras permanecía en tierra.

A mediados de septiembre, el equipo de vuelo comenzó a prepararse para el invierno marciano y la conjunción solar , cuando Marte se mueve detrás del Sol (visto desde la Tierra), bloqueando las comunicaciones con la Tierra y obligando al rover y al helicóptero a detener sus operaciones. Cuando comenzó el cierre a mediados de octubre de 2021 ^{[ 101 ] [ 109 ]} el helicóptero permaneció estacionario a 175 metros (575 pies) de Perseverance y comunicó su estado semanalmente al rover para realizar controles de salud. ^{[ 110 ]} El JPL tenía la intención de continuar volando Ingenuity ya que sobrevivió a la conjunción solar. ^{[ 111 ] [ 112 ]} Los líderes de la NASA extendieron la misión, aunque aumentaría los gastos del proyecto. ^{[ 113 ]}

La hora de lanzamiento de cada vuelo dependía de la temperatura de las baterías, que necesitaban calentarse tras la noche. Durante el verano marciano, la menor densidad del aire imponía una mayor carga a los motores, por lo que los vuelos se adelantaban del mediodía ( 12:30 LMST ) a la mañana (9:30 LMST) y se limitaban a 130  segundos para evitar el sobrecalentamiento de los motores. ^{[ 114 ]}

El 3 y 4 de mayo de 2022, el helicóptero no logró comunicarse con el rover de forma inesperada, tras el 28.º vuelo realizado el 29 de abril. ^{[ 115 ]} El JPL determinó que las baterías recargables de Ingenuity sufrieron una caída de potencia o un estado de carga insuficiente durante la noche, probablemente debido a un aumento estacional del polvo atmosférico que redujo la luz solar en su panel solar y a las bajas temperaturas con la llegada del invierno. Cuando el estado de carga del paquete de baterías cayó por debajo de un límite inferior, el FPGA ( Field-Programmable Gate Array ) del helicóptero se apagó, reiniciando el reloj de la misión, que perdió la sincronización con la estación base del rover. El contacto se restableció el 5 de mayo. Los controladores decidieron apagar los calentadores del helicóptero por la noche para ahorrar energía, asumiendo el riesgo de exponer los componentes al frío extremo nocturno. ^{[ 116 ]} Se afirmó que este déficit diario de estado de carga probablemente persistiría durante todo el invierno marciano (al menos hasta septiembre/octubre). ^{[ 115 ]}

El 6 de junio de 2022, el JPL informó que el sensor de inclinación del Ingenuity había dejado de funcionar. Su función era determinar la orientación del helicóptero al inicio de cada vuelo. Los controladores de la misión desarrollaron una solución alternativa utilizando la unidad de medición inercial (IMU) de la aeronave para proporcionar datos equivalentes al ordenador de navegación de a bordo. ^{[ 117 ]}

En enero de 2023, el helicóptero comenzó a tener suficiente energía solar para evitar cortes de energía nocturnos y reinicios de FPGA debido al inicio de la primavera marciana. ^{[ 68 ]} Esto significó que el helicóptero pudo volar con mayor frecuencia y a distancias más largas.

En marzo de 2023, el helicóptero realizó vuelos frecuentes para hacer frente al alcance limitado de la radio en el terreno accidentado del delta del Jezero. En los estrechos cañones del delta del río, el helicóptero necesitaba mantenerse por delante del rover, en lugar de entrar en una zona de acceso restringido y rebasarlo, lo que el JPL consideró potencialmente peligroso. ^{[ 67 ]}

Tres veces, los controladores de la misión perdieron el contacto con Ingenuity después de un vuelo, cuando el helicóptero no estaba en la línea de visión con Perseverance , impidiendo la comunicación por radio con el rover, que retransmite los datos de vuelo entre el helicóptero y la Tierra. Después del vuelo 49 el 2 de abril de 2023, el JPL perdió el contacto con Ingenuity durante seis días, hasta que Perseverance se dirigió a un lugar donde se restableció la comunicación. ^{[ 118 ]} El JPL no tuvo contacto con el helicóptero durante 63 días después del vuelo 52 el 26 de abril de 2023. Los controladores de la misión habían volado intencionalmente a Ingenuity fuera del alcance de la radio, esperando recuperar la comunicación en unos días. Sin embargo, los controladores de Perseverance cambiaron sus planes de exploración y se dirigieron más lejos del alcance, y luego tuvieron dificultades para recolectar muestras de roca, lo que agregó otro retraso antes de finalmente dirigirse hacia el helicóptero y restablecer el contacto el 28 de junio. ^{[ 119 ] [ 102 ]} La comunicación con Ingenuity se perdió nuevamente al final del vuelo 72 el 18 de enero de 2024. La comunicación se restableció el 20 de enero, pero durante la evaluación posterior al vuelo, las imágenes de la sombra de Ingenuity , tomadas por sus cámaras de navegación y horizonte después del vuelo, mostraron daños en las puntas de las palas de su rotor. Esto puso fin a la Fase de Demostración Operativa y a la misión. ^{[ 120 ] [ 121 ] [ 122 ] [ 123 ] [ 124 ] [ 125 ]}

El 18 de enero de 2024, durante el aterrizaje del vuelo 72, una pala del rotor se rompió y las puntas de otras palas resultaron dañadas, lo que provocó la inmovilización permanente de Ingenuity . Se cree que el accidente se debió a un error de navegación autónoma en una zona de dunas de arena prácticamente sin rasgos distintivos, que ofrecía pocos puntos de referencia. ^{[ 3 ] [ 128 ] [ 129 ] [ 130 ] [ 131 ]} El JPL afirmó que tales problemas podrían evitarse en el futuro con un sistema GPS establecido en Marte . ^{[ 132 ]}

En los días posteriores al accidente, Ingenuity siguió respondiendo a las señales del JPL, que ordenaban una rotación a baja velocidad de los rotores para mostrar sus sombras en diferentes ángulos. El helicóptero fotografió las sombras, que revelaron que una de las palas había desaparecido por completo. ^{[ 3 ] [ 133 ]} El 26 de febrero de 2024, la NASA publicó imágenes de Perseverance , que se había acercado a 450 m (1480 pies) de Ingenuity , mostrando la pala sobre la arena a unos 15 m (50 pies) del cuerpo del helicóptero; otra imagen muestra a Ingenuity en posición vertical, sin la pala. ^{[ 126 ]}    

Ingenieros del JPL y AeroVironment concluyeron que la incapacidad del sistema de navegación de Ingenuity para proporcionar datos precisos durante el vuelo probablemente causó los problemas que pusieron fin a la misión. ^{[ 134 ]} El sistema de navegación visual del helicóptero fue diseñado para rastrear características de la superficie texturizada mediante una cámara orientada hacia abajo. Esta capacidad permitió realizar con éxito los primeros cinco vuelos de Ingenuity y docenas más, pero en el vuelo 72 el helicóptero se encontraba en una región del cráter Jezero llena de ondulaciones de arena pronunciadas y relativamente uniformes. ^{[ 134 ]}

El sistema de navegación fue diseñado para proporcionar estimaciones de velocidad que permitieran al helicóptero aterrizar dentro de un pequeño rango de velocidades verticales y horizontales. Los datos del vuelo 72 mostraron que, aproximadamente 20 segundos después del despegue, el sistema de navegación no pudo encontrar suficientes características de la superficie para realizar el seguimiento. ^{[ 134 ]} Las fotografías tomadas después del vuelo indicaron que los errores de navegación crearon altas velocidades horizontales al aterrizar. En el escenario más probable, el fuerte impacto en la pendiente de la ondulación de arena provocó que Ingenuity cabeceara y se balanceara. La inclinación repentina resultó en cargas sobre las palas del rotor de alta velocidad que superaron sus límites de diseño, rompiéndolas las cuatro en su punto más débil, aproximadamente a un tercio de la distancia desde la punta. Las palas dañadas causaron una vibración excesiva en el sistema del rotor, arrancando el resto de una pala de su raíz y generando una demanda de energía excesiva que resultó en la pérdida temporal de las comunicaciones. ^{[ 134 ]}

El 25 de enero de 2024, el administrador de la NASA, Bill Nelson, anunció el fin de la misión. ^{[ 121 ]} La ubicación final de Ingenuity es el Aeródromo Chi (χ) dentro del área que el equipo del proyecto ha apodado como las Colinas de Valinor , una referencia a Valinor , la tierra de los inmortales en el mundo fantástico de la Tierra Media del autor JRR Tolkien . ^{[ 135 ]}

Tras unas últimas transmisiones y un mensaje de despedida del helicóptero el 16 de abril de 2024, el equipo del JPL cargó nuevos comandos de software que le indican al helicóptero que continúe recopilando datos mucho después de que cesen sus comunicaciones con el rover. Ingenuity servirá como plataforma estacionaria para probar el rendimiento de su panel solar, baterías y demás equipo electrónico. Además, el helicóptero tomará una fotografía de la superficie con su cámara a color y recopilará datos de temperatura de sensores distribuidos por todo el helicóptero, almacenándolos a bordo. De esta forma, en caso de una futura recuperación por parte de un rover, una aeronave o astronautas, los resultados proporcionarán una perspectiva a largo plazo sobre los patrones climáticos y el movimiento del polvo marciano, lo que ayudará al diseño de futuros helicópteros. Los ingenieros esperan que Ingenuity almacene hasta 20 años de datos diarios, siempre que las condiciones locales no afecten a la aeronave. Perseverance continuará la exploración del cráter Jezero, fuera del alcance de radio de Ingenuity . ^{[ 136 ] [ 137 ] [ 138 ]}

Se ha propuesto la idea de futuros helicópteros marcianos. En marzo de 2022, los ingenieros de AeroVironment, creadores de Ingenuity , presentaron el concepto de un nuevo helicóptero con una carga útil de 280 gramos (9,9 oz) . Un pequeño brazo manipulador de 90 gramos (3,2 oz) con una pinza de dos dedos y un tren de aterrizaje autopropulsado permiten utilizar vehículos de este tipo en lugar de un rover de recogida ^{[ 140 ]} para seleccionar cajas de tubos de muestras con muestras recolectadas por Perseverance . ^{[ 141 ]} En una sesión informativa el 15 de septiembre de 2022, Laurie Glaze, directora de la Dirección de Misiones Científicas de la NASA , confirmó su intención de utilizar dos de estos helicópteros. ^{[ 142 ]}  

La elección de Ingenuity como prototipo para el par de helicópteros de ensamblaje previstos se basó en el impresionante margen de seguridad incorporado por los diseñadores de AeroVironment . En principio, incluso el límite de 100 aterrizajes para los amortiguadores de alto desgaste del chasis es suficiente para transferir los 43 manguitos. Este tipo de helicópteros puede transportar múltiples cargas útiles pequeñas, desplegarlas y redesplegarlas en diversas ubicaciones para realizar una variedad de operaciones distribuidas y en red. ^{[ 143 ]}

La navegación inercial fue uno de los principales desafíos en Marte para Ingenuity . El helicóptero debe demostrar la capacidad de seguir con precisión la ruta que ya ha "mapeado" en conjuntos de marcos NAV recopilados previamente y aterrizar en el punto de despegue. En una futura misión de retorno de muestras, cada cartucho requeriría un par de vuelos que terminarían en el punto de partida. La precisión del aterrizaje fue una tarea asignada al vuelo número 31 de Ingenuity . ^{[ 144 ]} La atmósfera extremadamente tenue de Marte no permite repetir las maniobras y técnicas de aterrizaje de los helicópteros terrestres. ^{[ 145 ] [ 8 ]}

Los datos recopilados por Ingenuity tienen como objetivo respaldar el desarrollo de futuros helicópteros capaces de transportar cargas útiles más grandes. La tarea del Helicóptero Científico de Marte (MSH) es el siguiente paso evolutivo para las aeronaves de rotor marcianas en el JPL. El enfoque principal es desarrollar la tecnología necesaria para desplegar cargas útiles científicas, entre 0,5 y 2,0 kg (1 y 4 lb) , en plataformas de helicópteros en la superficie de Marte. El MSH heredará muchas de las tecnologías creadas por el Demostrador Tecnológico de Helicópteros de Marte (MHTD), establecido como base para Mars 2020, y ampliará sus capacidades para permitir una nueva clase de acceso planetario a mesoescala en Marte. ^{[ 146 ] [ 17 ] [ 10 ] [ 147 ]}  

Diseñar y demostrar cómo se pueden desplegar, recuperar, integrar y operar cargas útiles científicas en un helicóptero representativo desde el punto de vista dinámico y computacional será fundamental para expandir una nueva frontera en la exploración científica de Marte. ^{[ 146 ] [ 17 ] [ 10 ] [ 147 ]}

El enfoque incluirá:

• Configuraciones de helicópteros capaces de transportar y desplegar cargas útiles científicas.
• Pronosticar los avances tecnológicos en aviónica, baterías, sistemas de energía y algoritmos de navegación.
• Banco de pruebas de demostración terrestre para evaluar la aviónica y las integraciones de carga útil junto con FSW, C&DH heredados de MHTD y la eventual ejecución autónoma de misiones científicas. ^{[ 146 ] [ 17 ] [ 10 ] [ 147 ]}

El Explorador Inteligente Global Aéreo y Terrestre de Marte (MAGGIE) es una aeronave compacta de ala fija propuesta durante las selecciones NIAC de 2024. ^{[ 148 ]}