火星上第一架无人直升机成功完成“历史性”首次飞行

美国宇航局(NASA)今日表示,火星上第一架无人直升机——“机智”号 (Ingenuity)直升机,成功完成了它在火星上“历史性”首次飞行。

美国东部时间凌晨3:34,在另一个星球上进行了这一首次动力控制飞行。与2月18日这架直升飞机的同伴——恒心漫游者降落在火星上后地面行走不同,这一直升飞机在火星上空飞行的表现如何,是历来从未有过的事情。

星期一早上,在加州帕萨迪纳市NASA喷气推进实验室的直升机队的任务控制中,接收并分析了“机智”号的飞行尝试的第一批数据。周一上午,美国东部时间上午6:15,美国航空航天局(NASA)的现场开始了实况报道,不久之后,美国东部时间上午6:46确认了飞行的成功。

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该飞行原定于4月11日进行,但当通过其软件进行飞行前检查系统后,发现了命令序列问题,因此改变了计划。直升机团队在4月16日收到的数据显示,直升机在进行了命令序列调整后成功完成了快速自旋测试。最后,“机智”号终于可以自主地飞上了火星上空稀薄的大气天空。

喷气推进实验室“机智”号项目负责人、安美美表示:“我们现在可以说人类已经在另一行星上飞行了旋翼飞机。” “很久以来,我们一直在谈论在另一个星球上的、如飞机发明者莱特兄弟的飞行时刻。现在,它就在这里。”

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安美美,英文名:MiMi Aung,美籍缅甸人,她的母亲在16岁时移居美国接受教育,并且是她的世代家庭中唯一有此教育机遇的成员,是缅甸第一位获得数学博士学位的女性。安美美出生于伊利诺伊州,1990年她在伊利诺伊大学电子工程系取得硕士后进入喷气推进实验室,2015年至今一直担任火星直升机研究团队的负责人。被评选为全球前沿100名女性之一。

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第一次飞行

117前,莱特兄弟成功在地球上进行首次成功飞行,现在“机智”号直升机在另一个世界上完成了成功飞行。NASA将其称为为“莱特兄弟时刻”。NASA为直升机的机场选择了一块平坦、相对没有岩石的区域,面积为33英尺x 33英尺,将这个直升机首次成功飞行地点现以“莱特兄弟机场”(Wright Brothers Field)名称命名。

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作为技术演示的独创性,周一总共飞行了约40秒钟。这架重达4磅的直升机将其两个4英尺高的叶片旋转起来,在空中升起10英尺(3米)、盘旋、拍照、然后降落在火星上。在接下来的几周内,“机智”号可能会再飞四次。

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安美美解释说:“火星不仅在着陆时很难,而且在尝试从它起飞并飞来飞去时也很困难。” “它的重力要小得多,但表面的大气压力却不到1%。将这些东西放在一起,难度就相当的大。”

为了实现飞行,这架直升机的双反向旋转转子叶片需要以每分钟2500转的速度旋转,比地球上的快五倍。在大气层厚度仅为地球厚度的1%的情况下,工程师们必须制造出足够轻的直升机,同时叶片旋转得足够快,才能产生超凡脱俗的升力。同时,它必须足够坚固以承受火星的风和极端的寒冷。

在六年多的制作时间里,直升机模型高1.6英尺,如一个四脚型的菜刀。它的机身,包括所有电池,加热器和传感器,是纸巾盒的大小。轻型碳纤维填充的机翼是最大的组成部分:每对延伸4英尺。

该直升机的顶部装有一块太阳能电池板,可以为电池充电,这对于在火星夜晚华氏零下130度的生存至关重要。

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“恒心”漫游者帮助直升飞机及其在地球上的任务团队相互交流。它收到了地球的飞行指令,并将这些计划发送给了直升机。“恒心”号停在距直升机215英尺(65米)的俯瞰处,因此它可以安全地观看飞行并捕获图像和视频。

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在直升机悬停期间,它每秒捕获30次图像,然后输入到导航计算机中。独创性使用了第二个更高分辨率的相机,它指向地平线,以便在直升机升空时捕获图像。直升机降落在火星上后,便通过流动站将数据发送回地球。

未来的飞行

“机智”号直升机在火星上度过了第一个冰冻的夜晚。首次飞行后,“机智”号获得了一个“休息日”,以便使用其太阳能电池板充电。该团队将使用本周直升机返回的数据来计划其下一次飞行。首次目标飞行40秒,飞行器达到了其所有目标:旋转、起飞、悬停、下降和着陆。

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计划以后两次飞行之间的节奏将越来越短。在第一次飞行后四天飞行,然后在第二次飞行后三天飞行,依此类推。在后面的飞行中,直升机可能会上升到16英尺(5米),并进行横向运动,直到进出50英尺(15米)。

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安美美解释说:“一旦到达第四和第五次飞行,将很有趣。” “我们真的想突破极限。并不是每天都在火星上测试旋翼飞机。因此,我们要非常冒险。” 这个项目的主要目的是获得详细的工程数据,以便我们可以看到机器的性能,然后这些数据可以被将来的项目用于制造更大、更好的直升机。这项耗资8500万美元的直升机演示被认为是高风险,但回报丰厚。

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计划最多进行五次直升机飞行,每一次都越来越雄心勃勃。如果成功的话,该演示将在未来数十年内引领火星无人机机队,提供鸟瞰图、运输包裹并充当宇航员的侦察员。地球上的高空直升机也可能会受益,想象一下飞行器将很容易在喜马拉雅山中航行。

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“机智”号的团队要在5月初之前完成测试飞行。那是因为“恒心”号漫游者需要继续执行其主要任务:收集可以保存火星生命的证据的岩石样本,以便从现在起十年后返回地球。

(来源:量子认知)

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