JPL完成对机智号最后一次飞行的调查

科技   2024-12-13 17:26   陕西  
NASA的机智号火星直升机在今年年初坠毁。项目工程师得出结论,事故的原因是其导航系统因飞行区域缺乏明显地形特征而受到了干扰。

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。”

机智号最后一次飞行坠落着陆时的可能事件顺序。
图片来源:NASA/JPL-Caltech

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。”


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参考:

https://spacenews.com/jpl-completes-investigation-of-ingenuitys-final-flight/

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