NASA火星车跑路了！丢下一架直升机...

Daphane · 发表于 2021-4-6 23:01:59

来自: 徐德文科学频道

毅力号火星车跑路了，留下了一架小直升机。

别紧张！这只是美国宇航局（NASA）耗资8500万美元的小机灵直升机（Ingenuity），从毅力号火星车腹部释放到火星地面，准备开始它的火星之旅。
毅力号已向前移动，小机灵已完全暴露于火星的阳光之下，开始为人类第一个飞行器第一次翱翔外星的天空做准备。
小机灵伫立在火星的风中，好奇地打量着这个和地球迥然不同的星球，感觉有些膨胀，也有些飘。毕竟火星的大气压力只有地球的0.6%，重力只有地球的38%，任谁到了那儿都会觉得飘和膨胀。
但再飘，再膨胀，一个最严酷的现实已经让小机灵极寒而栗——如何活过火星第一个酷寒的夜晚。
火星夜晚的温度可以降到零下90度，比地球上最寒冷的南极测得的最低温度（89.2℃）还要低，任何血肉之躯，在那儿飘得再凶，膨胀得再大，到晚上都会冻成一坨冰疙瘩。

小机灵是机器人，没有血肉，但也需要保持体温，否则就要和火星第二天的太阳说拜拜了。

躲在毅力号腹部的时候，小机灵是靠毅力号的电力系统保持温度，现在离开了，一切就得靠自己了。所以它得抓紧时间充电，并和地球上的工程师保持联络，接受指令。

小机灵的体重是1.8公斤，但电池就占了约六分之一，达273克。这是6个索尼锂电池，容量为35–40 Wh，三分之一可用于飞行，三分之二得拿来给主要部件，包括电池自己和敏感电子设备保温，通过一个加热器使其内部在火星晚上保持7摄氏度的温度，这绝对是一个巨大的挑战。

NASA的工程师们正在为它祈祷，希望在火星的明天早上，还能和小机灵聊聊天，谈谈人生和火星天气，这样的话测试准备工作就有望继续进行，并在11日进行第一次测试飞行。否则的话，一切就只有免谈了，所以大家都很忐忑，小机灵自己更是忐忑，毕竟能不能见到明天的火星太阳，就看今天晚上这一锤子买卖了。

趁着小机灵还在忐忑的时候，再透露一些小机灵的“机密”数据。小机灵的大脑是一块高通骁龙801芯片，使用了Linux操作系统，携带了陀螺仪、视觉里程表、倾斜传感器、激光高度计和危险检测器等传感器和装置。

由于火星磁场不一致，无法用指南针导航，因而小机灵使用了集成在惯性导航系统中的太阳跟踪相机，运用相机跟踪特征获得的速度估算值来控制视觉导航算法，通过高通处理器连接到两个飞行控制微控制器单元上，最终实现自主飞行的目的。

小机灵使用了直径1.2米的反向旋转同轴旋翼，四个转子叶片可以每分钟2537转的速度高速旋转，叶片末端的线速度可以达到惊人的0.7马赫。这并不是小机灵在秀速度，秀威力，而是万般无奈之下，情非得已的选择，因为火星的空气太稀薄了，非得转这么快才能产生足够的升力让自己飞起来。这相当于在地球上要把直升机开到30000米的高空，目前还从未有旋翼飞行器到达这一高度，而且很可能永远也无法达到。

小机灵可以提供火星地表的俯视图像，分辨率可比火星轨道上的相机高10倍，并且可以提供毅力号相机无法拍到的图像，充当毅力号的侦察机，帮助毅力号进入复杂困难的地形。

小机灵使用低功耗的ZigBee无线电链路通信协议，以及安装在自身及毅力号上的900MHzSiFlex02芯片组来进行通信，最远可在1000米距离上以250Kb/s的速度传输数据。

小机灵的设计其实只是为了演示在火星上的飞行，看看人类飞行器究竟能不能在火星上飞起来，所以其设计寿命仅为30天，每次飞行高度3至5米，飞行距离300米，时间3分钟，总共飞行五次就算大功告成。飞行的最大水平速度为10米/秒，垂直速度为3米/秒。

所有这一切的关键，就是那六块索尼锂电池，如何让它们充电，如何让它们保温，如何分配电量的使用，成了NASA工程师们最伤脑筋的事情，稍有不慎，8500万美元就可能打水漂。哦，实际只有8000万美元，另外500万美元是用来操作直升机的，不成功的话节约下来了，希望不要出现这个情况。
所以NASA的工程师们事无巨细都考虑到了，比如飞行时间最好在火星当地时间11点进行，这是因为理论上一天可以将电池充满，早上飞可以保证小机灵满血进入火星夜晚，避免电量耗尽导致体温不保，冻死在火星的寒风里。

之前在地球上，NASA已经模拟火星大气和引力对小机灵进行了测试，一切都还不错，所以我们可以期待明天一早起来，小机灵依然健在，并顺利地投入飞行准备中。
利用小机灵的获得的数据，NASA未来的目标是制造更大的旋翼飞机在外星天空飞行，下一代直升机的质量可能在5千克到15千克之间，可以携带0.5千克到1.5千克的载荷，可以直接与火星轨道的卫星通信，这意味着它可以摆脱火星车，直接在火星天空自由地翱翔。
这样的前景无疑非常美好，未来可以直接运送大量直升机到火星，飞向火星的四面八方进行探测，寻找火星潜在或不潜在的生命，甚至可以将可疑的样本捕捉到，带到样本返回区域运回地球。
如果火星某处真的躲藏着某种外星生物的话，更大型的直升机发明后，它们可能就无处匿踪了，只是希望它们不要甩石头把飞机打下来。

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