DAOrayaki ｜关于NASA的火星直升机“机智号”，你需要知道的6件事

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a year ago • 12 min read

DAOrayaki ｜关于NASA的火星直升机“机智号”，你需要知道的6件事

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赏金总量：40 USD

研究种类：Mars, Helicopter, Ingenuity

原文作者: Tony Greicius

创作者：Shaun@DAOrayaki.org

审核者：Yofu@DAOrayaki.org

原文: 6 Things to Know About NASA's Ingenuity Mars Helicopter

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在这幅图中，美国宇航局的“机智号”火星直升机站在红色星球的表面，美国宇航局的“毅力号”火星车（左侧部分可见）滚滚而来。

图片来源：NASA/JPL-Caltech

“机智号”作为第一架试图在另一个星球上飞行的直升机，创造了人类历史上的一个工程的奇迹。下面是了解有关其计划的一些关键事项。

当美国宇航局的火星2020毅力号探测器在今年夏天晚些时候从佛罗里达州的卡纳维拉尔角空军基地发射时，一个创新的实验也随之而来：“机智号”火星直升机。“机智号”虽然只有大约4磅（1.8公斤）的重量，但却有一颗巨大的野心。

"莱特兄弟展示了在地球大气层中使用实验飞机进行动力飞行的可能性，"美国宇航局南加州喷气推进实验室的“机智号”首席飞行员Håvard Grip说。"借助“机智号”，我们正试图在火星上做同样的事情"。

以下是你应该知道的关于第一架前往另一个星球的直升机的六件事。

1.“机智号”是一次飞行试验

“机智号”本身就代表着一种全新的技术示范：一个旨在有限范围内首次测试新能力的项目。之前的突破性技术演示包括火星探路者号漫游者 Sojourner 和 2018 年飞过火星的微型火星立方体一号 (MarCO) CubeSats。

“机智号”采用四个特制的碳纤维叶片，排列成两个转子，以大约 2,400 rpm 的速度向相反方向旋转——这比地球上的客运直升机快了很多倍。它拥有创新的太阳能电池、电池和其他组件。“机智号”不携带科学仪器，是一个独立于火星2020年”毅力号”探测器的科学实验。

2.“机智号”将是第一架尝试在另一个星球上进行可控飞行的飞机

NASA 的“机智号”火星直升机将于明年春天在另一个星球上进行历史上首次动力飞行的尝试。它与该机构的 2020“ 毅力号”火星车一起在今年夏天晚些时候从卡纳维拉尔角空军基地发射升空。“毅力号”的腹部附有“机智号”，并将于 2021 年 2 月 18 日登陆火星。

图片来源：NASA

是什么让直升机难以在火星上飞行？一方面，火星稀薄的大气层使其难以获得足够的升力。由于火星大气层的密度比地球低 99%，因此“机智号”必须很轻，其旋翼要比地球上 “机智号”直升机的质量大得多，旋转速度也必须要快更多。

如何对抗Jezero 陨石坑的极度寒冷温度也是一大难题。2021 年 2 月，“毅力号”将带着 “机智号” 降落在陨石坑的腹部，那里的夜晚温度降至零下 130 华氏度（零下 90 摄氏度）。虽然“机智号” 的地球团队已经在火星温度下测试了这架直升机，并认为它应该可以在火星上按预期工作，但极寒的温度迫使“机智号”的许多部件设计几乎达到现有设计技术的极限。

此外，JPL的飞行控制员将无法用操纵杆控制直升机。通信延迟一直存在与是跨越星际距离与航天器合作的固有问题。每一个发射命令都需要提前很长时间发送，并且工程数据都是在每次飞行发生后很长时间后才从航天器返回。鉴于此，“机智号”被设计出有很大的自主权，可以自行决定如何飞到下一个航点并保持自身温暖。

3. “机智号”是一个适合于机器人的名字，它是极端创造力的结果体现

阿拉巴马州诺斯波特的高中生瓦尼扎-鲁帕尼（Vaneeza Rupani）最初为 "火星2020 "号探测器提交了 “机智号”这个名字，虽然最终它被命名为 "毅力号"（Perseverance），但美国宇航局官员认为，鉴于该团队在为了使任务顺利进行时所表现出的各种创造性思维，“机智号”（Ingenuity）对直升机来说是个非常适合的名字。

鲁帕尼写道："人们为克服行星际旅行的挑战而努力工作，因为他们的聪明才智才使我们都能体验到太空探索的奇迹。"独创性是使人们能够完成令人惊叹事情的根本原因"。

2021 年 2 月，NASA 的火星 2020 “毅力号” 漫游车和 NASA 的“机智号”火星直升机（以艺术家的概念图展示）将成为该机构在火星上的两位最新探索者。两者都是由学生在作文比赛中命名的。

图片来源：NASA/JPL-Caltech

4.“机智号” 是已经被证明了的工程壮举

从2014年到2019年，JPL的工程师们以谨慎的步骤证明，有可能制造出一种轻型的飞机，能够在火星稀薄的大气层中产生足够的升力，并能够在类似火星的环境中生存。他们在JPL的特殊空间模拟器中测试了逐渐先进的模型。2019年1月，这架与 "毅力 "号一起飞往红色星球的火星直升机通过了最终的飞行评估。在这些一个个程碑中，任何一个微小的失败都会使整个实验搁浅。

5.“机智号”团队将通过精密计算，一步一个脚印地走向成功

鉴于“机智号”即将达成第一个里程碑，该团队其实有一个很长的里程碑清单，而这些里程碑必须要在2021年春季之前逐一达成。每当他们达到一个里程碑，团队都会庆祝。这些里程碑包括：

在从卡纳维拉尔角发射、前往火星的巡航以及在红色星球着陆的过程中幸存下来
从毅力号的腹部安全地部署到火星表面
在极度寒冷的火星夜晚自主地保持温暖
自主地用太阳能电池板为自己充电
最后，“机智号”将进行首次飞行尝试。如果直升机首次飞行成功，“机智号”团队将在30个火星日（31个地球日）的窗口内尝试其他最多4次测试飞行。

6. 如果 “机智号” 成功，未来的火星探索可能包括雄心勃勃的空中维度

当 NASA 的 “机智号”火星直升机尝试在红色星球上进行首次试飞时，该机构的火星2020 “毅力号”漫游车将在附近，正如这位艺术家的概念所示。

图片来源：NASA/JPL-Caltech

“机智号”旨在向人类展示如果要在火星大气中飞行所需的技术。如果成功，这些技术可以使其他先进的机器人飞行器成为可能，这些飞行器可能包括在未来的机器人和人类火星任务中。它们可以提供目前高空的轨道飞行器或地面的漫游车和登陆车所不能提供的独特视角，为机器人或人类提供高清晰度的图像和侦察，并能够进入漫游车难以到达的地形。

“机智号”团队已尽一切努力在地球上测试了直升机，我们期待在火星的真实环境中进行我们的实验"，JPL的“机智号”项目经理MiMi Aung说。"我们将一路学习，能够为我们未来探索其他世界的方式增加一个维度，将是对我们团队的终极奖励。"

NASA “机智号”火星直升机飞过这颗红色星球的天空的艺术家概念图。

图片来源NASA/JPL-Caltech

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