
美国国家航空航天局(NASA)的“匠心”(Ingenuity)直升机首席飞行员周四在一篇博客文章中写道,由于飞行中途故障,该直升机上周提前结束了在火星上的第六次飞行测试。这架四磅重的迷你直升机的目标是飞得比以往任何一次都更远,以测试其科学侦察能力,这是在另一个世界展示一种新交通方式的长期测试活动中的最新试验。
上周六,匠心号启动并从火星表面上升33英尺,沿着预先设定的飞行路线行驶了大约两个足球场的距离,同时在飞行过程中拍摄了火星上一个“感兴趣的地区”的照片。当“匠心”号以每小时约9英里的速度飞行到150米航程的终点时,直升机的导航装置出现了故障,导致“匠心”号在空中突然摇晃起来。
首席飞行员哈马瓦德·格里普(ha
vard Grip)说,对这架小直升机来说,这是一次“压力很大的飞行”。“独创性开始调整它的速度,并以振荡模式前后倾斜”,Grip说这是“虚幻的错误”,导致“翻滚和俯仰偏差超过20度,控制输入大,耗电量激增”。
独创性的运动感来自其内部计算机的两个重要部分,它们存储在挂在双转子系统下方的纸巾盒大小的机身中。第一部分是惯性测量单元(IMU),它跟踪旋翼叶片旋转的速度以计算加速度,从而可以估计其速度,半空中位置和位置(相对于其起点)。第二个设备是一个面向地面的小型黑白相机,每秒拍摄30张照片,让直升机在视觉上了解自己的位置,在“匠心”号快速飞过时追踪地面上的岩石和图案。这些照片都带有时间戳,因此Ingenuity可以精确地分析随着时间的变化。
“我们设计的独创性能够容忍重大错误,而不会变得不稳定,包括计时错误。”
所有这些数据都汇集在直升机的导航系统中,以提供平衡感和感知。“匠心”的失误发生在飞行54秒后,其中一张黑白导航图像随机消失,打乱了图像管道的顺序,导致随后所有图像的时间戳都不准确。Grip解释说:“从这一点开始,每次导航算法基于导航图像进行校正时,它都是基于错误的图像拍摄时间信息进行操作的。”
被破坏的导航数据误导了匠心号,让它相信自己犯了一系列飞行错误,在安全系统启动引导它平静地返回地面之前,匠心号多次尝试过度纠正自己。
“匠心”号在距离预定着陆点约16英尺的地方安全着陆,部分原因是直升机的导航装置被设计成在接近3英尺左右的高度时,会忽略着陆过程中的导航图像。仅依靠IMU的数据,没有任何带有诱发故障的时间戳的图像影响独创性的着陆。Grip说:“我们设计的匠心能够容忍重大错误而不会变得不稳定,包括计时错误。”
2月18日,这架直升机与美国国家航空航天局(NASA)毅力号(Perseverance)火星车的下腹部相连,降落在火星的耶泽罗陨石坑(Jezero Crater)——一个干涸的湖床上。4月4日,毅力号在火星表面部署了匠心号,并于4月19日在另一个星球进行了首次动力飞行。就在第四次飞行之后,位于加州的美国宇航局喷气推进实验室的工程师们对“匠心”直升机的稳定性和性能印象深刻,选择延长“匠心”的飞行活动。
喷气推进实验室的一位发言人说,工程师们正在审查匠心号第六次飞行的数据,还不知道何时能进行第七次飞行。



