12月11日,在美国地球物理联合会年会上,喷气推进实验室(JPL)的机智号项目负责人通报了他们称之为“外星世界首次航空器事故调查”的结果,解释了1月机智号第72次也是最后一次飞行期间发生的情况。
毅力号漫游车拍摄的图像显示了机智号直升机及其一片旋翼(左)在最后一次着陆后的情况。
图片来源:NASA/JPL-Caltech
“事故的根本原因是导航性能下降,主要是由于地形特征过于单调,可能还伴随了局部坡度较大的情况,JPL机智号任务前半程的首席飞行员霍瓦德·格里普(Håvard Grip)说道。
机智号使用一个向下的摄像头跟踪地表特征,这种方法在直升机飞越布满岩石和其他特征的地形时效果很好。然而,到事故发生时,机智号已经到达了一个沙波区域,地形特征稀少,导航系统难以锁定目标。
“在第70次飞行中,导航系统开始出现困难,”首席工程师兼团队负责人特拉维斯·布朗(Travis Brown)表示,“但仍在此前飞行经验的范围内。然而,到第71次飞行时,这种视觉导航问题最终触发了紧急降落。”
在第71次飞行中,机智号以约每秒2.5米的水平速度着陆,这个速度是设计极限的五倍,但直升机似乎没有明显损坏。“我们发现直升机在地表弹跳并穿过地面,”格里普说。
他说,在第72次飞行中也发生了类似情况。这次是一次“短暂起飞”飞行,目的是让控制人员在紧急降落后重新确认方位。“我们发现直升机弹跳、刨过沙面,并扬起了着陆装置附近的沙子。从这些迹象可以推断,第72次飞行中也发生了高速侧向硬着陆。”
在最后一次飞行后不久,项目官员推测,直升机在硬着陆时,旋翼可能接触地面导致断裂。但他们现在不再认为是这种情况。
霍瓦德·格里普(Håvard Grip)表示,旋翼叶片损坏的原因是着陆时受到弯曲载荷。四片旋翼叶片都遭受了类似的损坏,在距叶片尖端约三分之一处断裂。“这表明它们都承受了类似的载荷,并在叶片的一个结构弱点处断裂,”他说,这一结论得到了对叶片结构分析的支持。
该分析基于机智号有限的遥测数据和图像。“我们没有足够的信息来解开着陆时周围细节的具体事件顺序,”他说,并指出时间疲劳或上一飞行中未观察到的损坏可能起了作用,使得旋翼叶片在着陆前断裂,而非着陆后损坏。
调查提出了几项建议,包括改进导航系统以应对缺乏地形特征的区域,以及在出现异常时更稳健地处理遥测数据。
这些建议以及机智号的其他经验将为未来的火星直升机提供支持。在通报会上,“机智号”项目经理特迪·扎内托斯(Teddy Tzanetos)讨论了一个名为火星直升机(Mars Chopper)的概念。与机智号不到两公斤的重量相比,火星直升机将更大,配备六套旋翼。
它可以携带五公斤的有效载荷,并在一个火星日内飞行三公里,能够比漫游车更快地穿越地形。“一周内,你可以覆盖毅力号至今的驾驶距离,”他说,“这对探索和发现来说将是一次真正的变革。”
官员强调,火星直升机只是一个概念,目前没有任何具体计划将其用于未来的火星任务。“这是一个概念,旨在提出未来可能实现的设想——显然,我们希望它能够在未来实现,”格里普说道。
尽管经历了硬着陆,机智号依然“活着”。“除了旋翼系统外,‘机智号’的其余部分仍然完好,”扎内托斯说。“即使在第72次飞行的硬着陆后,航空电子设备、电池、传感器仍在正常工作。”现在,直升机作为气象站,每天收集数据。根据闪存容量的计算,它可能在这一角色中持续工作长达20年。
尽管毅力号漫游车已经移到三公里外,机智号仍能与其偶尔联络,由毅力号将数据中继回地球。“这实际上超出了我们认为无线电通讯能达到的距离,”布朗(Travis Brown)说。
不过,他补充说,漫游车即将进入一个地形特征,使其与“机智号”失去视线,从而切断通讯。“可以肯定的是,在下个月内,我们可能会永远失去联系,”他说,“或者,直到20年后我们带着宇航员回来。”
2025太空日历来了,每个日历翻页的瞬间,都可能是一次小小的“宇航员之旅”!
https://spacenews.com/jpl-completes-investigation-of-ingenuitys-final-flight/