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美国宇航局计划在周一将其首次试飞直升机飞往火星-Spaceflight Now

4月9日,恒心公司的Mastcam-Z上的照相机拍摄了这张Ingenuity直升机的照片。 图片来源:NASA / JPL-Caltech / ASU

经过一番长途故障排除后,美国宇航局的Ingenuity Mars直升机将在周一尝试首次飞往另一个世界的演示,这可能会开启行星际空中侦察新时代的大门。

加利福尼亚州NASA喷气推进实验室的工程师于周日发送了Ingenuity测试飞行的命令,为周一凌晨3:31 EDT(0731 GMT)上下的短距离跳升铺平了道路。

地面小组大约需要三个小时才能收到确认飞行结果的数据。 信号将从直升机反弹到持续流动的漫游车,该漫游车于4月3日将无人机发射到火星表面,然后到达飞行在头顶的轨道飞行器,以将数据传输到地球。

美国宇航局电视台将于周一美国东部时间上午6:15(格林尼治标准时间1015)开始,从JPL运营中心播出实况转播,官员们正在等待有关Ingenuity跳跃结果的数据。 一旦数据开始流动,工程师将分析信号以获取直升机成功拾取并降落的警报信号。

然后,图像将开始从机载摄像头流回地球,而“韧性旅行车”中的摄像头将监视大约200英尺(60米)范围内的飞行。

美国宇航局官员预计,星期一的全自动飞行将花费约40秒,这是因为无人机在约10英尺(3米)处起飞,在那儿短暂地盘旋,然后转向另一个方向发出信号,然后再次降落在四枚碳纤维上。 纤维腿。

星期一的试飞后不久,直升机的黑白导航摄像机拍摄的第一批图像可能会返回地球。 然后,车辆将在发送彩色图像之前进入睡眠状态并为其电池充电。

同时,恒心漫游者桅杆上的高分辨率放大镜将尝试捕获直升机的静止图像和视频。

JPL的创新运营负责人Tim Canham说:“我们真的很兴奋。” “这可能是令人兴奋的一天。我们都很紧张,但是我们有信心投入工作和时间,并有合适的人来完成这项工作。”

如果首次飞行如NASA所希望的那样成功,那么Ingenuity可以在随后的几周内再飞行四次,尝试大胆地瞥见该飞行,然后在下个月结束试飞活动。 然后,NASA希望释放毅力,继续其主要的科学任务,即寻找并收集火星岩石样品,最终返回地球。

美国宇航局行星科学系主任洛里·格拉兹(Lori Glaze)将创新直升机描述为“高风险,高回报”的实验,可以为未来的飞行器探索火星和其他行星铺平道路。

价值8000万美元的Ingenuity直升机的质量仅为1.8公斤。 它在地球上重4磅,在火星重力上重1.5磅,但其轻巧的叶片所产生的大气升力应小于海平面上地球密度的1%。

喷气推进实验室的行星科学主任鲍比·布朗说,这架直升机及其在地球上的支持团队将试图在另一个世界制造“莱特兄弟的时刻”。

为了首先认识到Ingenuity的飞行是另一次飞行,美国宇航局在火星直升机上安装了莱特兄弟公司第一架飞机上称为邮轮的邮资大小的一块布。 1903年12月17日,飞机在北卡罗来纳州的基蒂·霍克(Kitty Hawk)进行首次飞行时,布覆盖了飞机的一个机翼。

1969年,从莱特传单上来的另一块布和一块柴火飞向月球。莱特兄弟在飞机上使用织物和木材时,其创造力是由碳纤维皮革和“异国金属”制成的,喷气推进实验室Ingenuity的首席工程师鲍勃·帕拉姆(Bob Palram)说。

美国宇航局科学负责人托马斯·祖布琛(Thomas Zurbuchen)将Ingenuity的首次飞行尝试描述为“ 1903年使用类似物的历史性时刻-在另一颗行星上进行飞行控制”。

自从本月初毅力从腹中部署Ingenuity直升机以来,该直升机已证明可以使用太阳能电池板为电池充电,并在寒冷的火星夜晚保持温暖。 地面小组还发出命令,要求对转子叶片进行解锁,该叶片端对端地延伸约4英尺(1.2米),以进行50 rpm的低速旋转测试。

但是有一个问题导致无人机试图在4月9日高速轨道飞行时,其转子启动时间缩短到火星表面。 防旋Ingenuity叶片的快速旋转测试被认为是官员进入第一架直升机飞行之前的最后出口。 然后安排在4月11日。

据美国宇航局称,由于直升机试图将飞行计算机从“飞行前”模式切换到“飞行”模式,因此高速旋转测试的命令序列提前结束。 一种计时器控制系统,设计用于在旋转测试完成之前监督命令链,从而导致直升机旋转测试的过早终止。

JPL的团队已设计出两种策略来解决命令序列问题。 一种方法是根据Ingenuity项目经理MiMi Aung的建议,修改命令序列以“改变直升机从飞行前模式到飞行模式的时机”。

另一个解决方案是该运动被禁用,并且会延迟直升机的首次飞行。 Ong在NASA网站上的帖子中写道,这种选择是在Ingenuity飞行计算机上重新安装经过修改的软件,以替换一直适用于直升机近两年的代码。

修改后的命令序列使飞行体验更加轻松,并且在周五通过了对直升机旋翼的成功高速旋转测试,转速接近2500 rpm。 测试表明,该解决方案可以使直升机切换到飞行模式,并在85%的尝试中起飞

Ong写道:“我们也知道,如果星期一的第一次尝试不起作用,我们可以再次尝试这些命令,即使以后的第一次尝试都不起作用,也很有可能在接下来的几天中成功进行后续的尝试。” “由于这些原因,我们选择走这条路。”

美国宇航局的火星探测器与Ingenuity直升机合影,在4月6日WATSON(用于运营和工程的广角地形传感器)在SHERLOC(调查可居住(环境) (位于拉曼(Raman)和有机发光化学(Luminescence for Organics and Chemicals)上),位于漫游者长臂的末端。 具有创造力的自我毅力肖像包括62张个体图像,这些图像一旦发送到地球,便会缝合在一起。 图片来源:NASA / JPL-Caltech / MSSS

同时,实地团队继续寻求备份选项来更新Ingenuity软件。 新软件已经与恒心漫游者建立了联系,如果需要,它可以通过漫游者与直升机之间的无线电通信链路将代码传输至Ingenuity。

Ong写道:“如果我们最初的飞行方法行不通,流动站将把新的飞行控制软件发送给直升机。” “然后,我们将需要几天的准备工作,才能在Ingenuity上上传并测试新软件,以这种新配置重新测试旋翼,并为首次飞行尝试进行回收。”

Ong将试飞尝试与导弹发射进行了比较。

她写道:“我们正在尽一切努力使它正常运行,但我们也知道我们可能必须清理并重试。” “在工程中,总是存在不确定性,但这就是使从事先进技术的工作如此令人兴奋和有益的原因。我们必须不断创新和开发解决方案,以应对新挑战。并尝试只有别人梦dream以求的事情。”

Ong写道:“创造力是一种技术体验。” “因此,我们的计划是改善情况并边做边学。我们承担其他特派团无法承担的风险,并认真评估每一步。”

如果一切顺利,碳纤维叶片将每秒旋转约40次,以将Ingenuity直升机抬离地面。 转子叶片本身的质量仅为35增益,或仅略超过一盎司的重量,其旋转速度应比地面上的直升机叶片快。

“一架直升机通过产生升力飞行,”翁说。 “在地球上,这是通过推动空气来完成的,因此叶片推动了空气,并产生了一个电梯。在火星上,大气层的密度非常微弱-大约是这里的1%-基本上必须减少颗粒的数量被推。这意味着必须。“我们必须补偿……我们必须比在地面上旋转得快得多。”

直升机的重量极轻,再加上闪电般的控制算法,以每秒500次的速度调整飞机的飞行,因此需要先进的材料和计算能力。

Ong说:“我们在15或20年内无法做到这一点。”

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