Wie lange könnte der Mars-Helikopter Ingenuity mit dem Perseverance-Rover mithalten, wenn er wollte?

Diese Frage besteht aus zwei Teilen. Die erste ist, kann es körperlich mithalten? Wie Sie bereits erwähnt haben, wird die Reichweite von 300 m pro Flug ausdrücklich angegeben. Aus dieser Seite können wir ableiten, dass ein 90-Sekunden-Flug pro Tag die 300-Meter-Distanz zurücklegt. Zweifellos wird ein Teil dieser Leistung für die ersten paar Sekunden des Fluges reserviert sein, aber es scheint ziemlich wahrscheinlich, dass Ingenuity leicht mit Perseverance mithalten könnte, mit einer durchschnittlichen Entfernung von wahrscheinlich nur 10-20 m/Tag an dieser Front.

Der zweite Teil ist, wie lange kann das durchgehalten werden? Nun, das ist ein bisschen schwieriger zu wissen. Die NASA hat ein Papier veröffentlicht, das einige Details des Systems beschreibt, einschließlich des Energiesystems, also lasst uns einen Blick darauf werfen! Die Batterieleistung am Ende der Lebensdauer wird auf 35,75 Wh geschätzt. Von diesem. 10,73 Wh sind für eine verbesserte Batterielebensdauer und Notfälle reserviert, 21 Wh sind für den nächtlichen Heizbetrieb reserviert. Dies lässt 10 Wh für den Flug pro Tag übrig, vorausgesetzt, der Flug wird durchgeführt, um noch etwas Ladung zu ermöglichen. Mit diesen Werten ist bei EOL noch ein 90-Sekunden-Flug möglich. Die Datenblätter der Batterien zeigen eine Verschlechterung von etwa 20 % nach 500 Aufladungen.

Da gibt es noch ein paar Unbekannte. Man wird feststellen, dass das Gesamtleistungsbudget für einen Tag 41 beträgt, während die geschätzte EOL-Batterieleistung tatsächlich 36 Wh beträgt. Ich glaube, dies wird mit Mittagsflügen jeden zweiten Tag erreicht, wenn die Dinge beginnen, schwieriger zu werden.

Unterm Strich werden aber mindestens 31 Wh benötigt, nur um genug Power zum Überleben zu haben, wie es derzeit geplant ist. Ich glaube, das wird nach etwa 1000 Aufladungen passieren. Auch ohne Flug ist die Entladungsmenge pro Tag ziemlich hoch. Ich glaube, dass Ingenuity nicht länger als etwa 4 Jahre überleben kann, es sei denn, zu einem späteren Zeitpunkt wird eine optimale Heizstrategie festgelegt.

Hinweis: Dies ist eher eine Ergänzung zur anderen Antwort.

Um die Frage zu beantworten, müsste man zunächst wissen, ob Ingenuity überhaupt über einen längeren Zeitraum am Leben bleiben könnte!
Außerdem würde es einen großen Unterschied machen, ob es jeden Tag oder alle 2 oder 3 Tage fliegen könnte.
Wir müssen also wissen, wie viel die Batterie jeden Tag aufgeladen werden kann!

Aus dieser Antwort erhalten wir, dass die Sonnenenergie am Mittag während eines Marsjahres am Jezero-Krater ihren Mindestwert von etwa 475 W/m² im Juli 2021 hat.
Wenn wir diesen Wert mit 24/$\pi$wir haben die Tagesenergie pro m² von 3628 Wh/m² .
(der Nenner$\pi$steht dafür, dass ein Landstreifen um den Mars nahe und parallel zum Äquator mit einer Länge von 2$\pi$r hat eine von der Sonne beleuchtete Fläche mit einer Länge von 2r.)
Aus diesem Artikel können wir ableiten, dass insgesamt 19% der einfallenden Sonnenstrahlung auf dem Mars absorbiert oder reflektiert werden, die einfallende Energie würde sich also auf 2939 Wh/m² verringern .
(Lokale atmosphärische Bedingungen könnten diesen Prozentsatz für den Jezero-Krater natürlich ändern)
Mars Helicopter Technology Demonstrator sagt, dass das Solarpanel von Ingenuity eine aktive Zellfläche von 544 cm² hat, so dass es dann insgesamt etwa 160 Wh pro Tag erhält .
Das Panel besteht aus IMM4J-Solarzellen, die einen AM0-Umwandlungswirkungsgrad von 33 % erreicht haben und insgesamt 52,8 Wh elektrische Energie an das Batteriesystem abgeben.
Schließlich sollen bei Energieverlusten von 10-20% beim Laden und Entladen täglich 42 Wh zur Nutzung zur Verfügung stehen.

Was für ein Zufall, dass dieser Wert fast gleich der Summe aus Reservekapazität, nächtlicher Überlebensenergie und den 10 Wh ist, die für einen täglichen Flug zur Verfügung stehen sollten, erwähnt auf Seite 15 des Mars Helicopter Technology Demonstrator !