机智号毁损转子叶片的影子

机智号毁损转子叶片的影子

BySamuel Chan

2024年2月10日 The Shadow of Ingenuity’s Damaged Rotor Blade Image Credit: NASA, JPL-Caltech, Ingenuity Explanation: On January 18, 2024, during its 72nd flight in the thin Martian atmosphere, autonomous Mars Helicopter Ingenuity rose to an altitude of 12 meters (40 feet) and hovered for 4.5 seconds above the Red Planet. Ingenuity’s 72nd landing was a rough one though. During descent it lost contact with the Perseverance rover about 1 meter above the Martian surface. Ingenuity was able to transmit this image after contact was re-established, showing the shadow of one of its rotor blades likely damaged during landing. And so, after wildly exceeding expectations during over 1,000 days of exploring Mars, the history-making Ingenuity has ended its flight operations. Nicknamed Ginny, Mars Helicopter Ingenuity became the…

在火星上待了三年之后，NASA机智号直升机任务结束

在火星上待了三年之后，NASA机智号直升机任务结束

ByGotthew

影像来源：NASA/JPL-Caltech NASA创造历史的机智号火星直升机在超出预期、比计划多进行了数十次飞行后，结束了在这颗红色星球上的任务。虽然这架直升机保持直立状态，并与地面控制人员保持着联系，但本周传回的1月18日的飞行图像显示，它的一个或多个旋翼叶片在着陆过程中受损，无法再飞行。 机智号最初的设计是作为一项技术演示，在30天内进行多达五次实验测试飞行，第一架在另一个世界上的飞机在火星表面运行了近三年，进行了72次飞行，飞行距离是计划的14倍多，总飞行时间超过2小时。 “在另一个星球上的第一架飞机，机智号的历史性旅程已经结束。”NASA局长比尔·纳尔逊说。“这架非凡的直升机飞得比我们想象的更高更远，帮助NASA做了我们最擅长的事情——把不可能变成可能。通过像机智号这样的任务，NASA正在为未来在太阳系的飞行和更智能、更安全的人类探索火星和更远的地方铺平道路。” NASA将在今天的媒体电话会议上讨论独创性任务 除了纳尔逊分享的关于任务结论的视频评论外，NASA还将在美国东部时间今天（1月25日星期四）下午5点召开媒体电话会议，提供机智号火星直升机的最新情况。 这次电话会议的音频将在NASA的网站上进行直播。 与会人员包括: 洛里·格拉斯，华盛顿总部的NASA科学任务理事会行星科学部主任 劳里·莱辛，南加州NASA喷气推进实验室主任 泰迪·赞内托斯，NASA喷气推进实验室机智号项目经理 如欲通过电话参与，媒体可通过电子邮件hq-media@mail.nasa.gov索取拨号信息。 机智号于2021年2月18日降落在火星上，附在NASA毅力号火星车的腹部，并于4月19日首次离开火星表面，这证明了在火星上进行动力控制飞行是可能的。在完成了另外四次飞行后，它开始了一项新的任务，作为操作演示，为毅力号的科学家和火星车驾驶员充当空中侦察兵。2023年，该直升机进行了两次成功的飞行测试，进一步扩大了该团队对其空气动力学极限的了解。 “在NASA喷气推进实验室，创新是我们工作的核心。”莱辛说。“创造力是我们每天突破可能性界限的典范。我为这一历史性技术成就背后的团队感到无比自豪，并渴望看到他们接下来会发明什么。” 机智号团队计划在1月18日进行一次短暂的垂直飞行，以确定在上一次飞行中执行紧急降落后的位置。数据显示，按照计划，直升机达到了40英尺（12米）的最大高度，然后以每秒3.3英尺（1米）的速度开始下降。 然而，在离地面约3英尺（1米）的地方，机智号与作为旋翼飞行器通信中继的火星车失去了联系。第二天，通信重新建立，有关飞行的更多信息被传递给NASA喷气推进实验室的地面控制人员。几天后，显示旋翼叶片受损的图像传来。通讯中断的原因和直升机着陆时的方位仍在调查中。 在2024年1月18日第72次飞行后，NASA的机智号火星直升机拍摄到了这张彩色图像，显示了其一个旋翼叶片的影子，该叶片在着陆过程中受损。 影像来源：NASA/JPL-Caltech 这张NASA机智号火星直升机的增强型彩色照片是根据该机构毅力号火星车上的Mastcam-Z仪器在2023年8月2日即任务的第871个火星日收集的数据生成。这张照片拍摄于旋翼飞机第54次飞行的前一天。 影像来源：NASA/JPL-Caltech 胜利、挑战 在长达近1,000个火星日的延长任务中，机智号比原计划的时间长了33倍多。在这段时间里，机智号进行了升级，具备了在危险地形中自主选择着陆点的能力，处理了失效的传感器，在沙尘暴后进行了自我清理，在48个不同的机场进行了操作，进行了三次紧急着陆，并度过了一个寒冷的火星冬天。 机智号原本设计在春天运行，但在冬季最冷的时候，它无法在整个晚上为加热器供电，导致飞行计算机周期性冻结和重置。这些电力“限电”要求团队重新设计机智号的冬季运作，以保持飞行。 随着飞行操作的结束，机智号团队将对直升机系统进行最终测试，并将剩余的图像和数据下载到机智号的机载存储器中。毅力号火星车目前距离机智号太远，无法在最后的机场拍摄到直升机的图像。 “机智号不仅携带了原始莱特飞行器的样本，而且这架直升机也追随了它的脚步，证明了在另一个世界上飞行是可能的。”机智号的项目经理、NASA喷气推进实验室的泰迪·扎内托斯说。“如果不是机智号和毅力号团队的热情和奉献，火星直升机永远不会飞行一次，更不用说72次了。历史上第一架火星直升机将在未来的太空探索中留下不可磨灭的印记，并将在未来几十年里激励火星上——以及其他世界上——的飞机舰队。” 关于机智号的更多信息 机智号火星直升机由喷气推进实验室建造，喷气推进实验室也为NASA总部管理这个项目。它得到了NASA科学任务理事会支持。位于加州硅谷的NASA艾姆斯研究中心和位于弗吉尼亚州汉普顿的NASA兰利研究中心在机智号的开发过程中提供了重要的飞行性能分析和技术援助。AeroVironment、高通和SolAero也提供了设计协助和主要车辆部件。洛克希德·马丁公司设计并制造了火星直升机运载系统。 在NASA总部，戴夫·拉威利是机智号火星直升机的项目主管。 如欲了解有关机智号的更多信息，请访问： https://mars.nasa.gov/technology/helicopter 参考来源： https://www.nasa.gov/news-release/after-three-years-on-mars-nasas-ingenuity-helicopter-mission-ends/

机智号的立体影像

机智号的立体影像

ByNASA中文

2023年6月24日 3D Ingenuity Image Credit: NASA, JPL-Caltech, MSSS, ASU Explanation: The multicolor, stereo imaging Mastcam-Z on the Perseverance rover zoomed in to capture this 3D close-up (get out your red/blue glasses) of the Mars Ingenuity helicopter on mission sol 45. That’s Earth-date 2021 April 5. Casting a shadow on the Martian surface, Ingenuity is standing alone on its four landing legs next to the rover’s wheel tracks. The experimental helicopter’s solar panel, charging batteries that keep it warm through the cold Martian nights and power its flight, sits just above Ingenuity’s two 1.2 meter (4 foot) long counter-rotating blades. Thirteen sols later, on April 19, Ingenuity became the first aircraft to perform powered, controlled flight on another planet. It has since gone on to complete…

第9次飞行令人紧张不安，但机智号顺利完成了任务

第9次飞行令人紧张不安，但机智号顺利完成了任务

ByNASA中文

毅力号火星车用它的导航摄像机拍摄到了这张俯瞰塞塔（Séítah）地区的照片。7月5日，机智号直升机在第九次飞行中飞越了该地区。 资料来源：NASA/JPL-Caltech 这一周，火星直升机团队的忧虑加剧，因为我们为机智号准备了一次重大的飞行挑战。这次飞行发生在太平洋时间7月5日星期一凌晨2点03分，我们上传了飞行指令，然后紧张地等待当天早上晚些时候从火星发回的结果。当我们得知机智号在完成跨越2051英尺(625米)挑战性地形的旅程后，地面控制室里的人都兴高采烈。 第9次飞行与之前的飞行不同。它打破了我们在飞行时间和巡航速度方面的记录，而且在两个机场之间的飞行距离几乎翻了四倍。但真正使这次飞行与众不同的是机智号在2分46秒的空中飞行中必须经过的地形——一个被称为塞塔的地区，用像毅力号火星车这样的地面交通工具很难通过。这次飞行也被明确地设计为具有科学价值，通过提供第一次近距离观察漫游者将在相当长一段时间内无法到达的主要科学目标。 这张地图显示了NASA的机智号直升机在7月5日第9次飞行期间的大致飞行路径。 图片来源：NASA/JPL-Caltech 睁着眼睛飞行 在之前的每一次飞行中，机智号都是从一个机场跳到另一个机场，飞越的是大致平坦的地形。在计划飞行时，我们甚至小心地避免飞越火山口。我们首先进入一个看起来像被严重侵蚀的火山口，然后沿着斜坡和起伏的地形继续下降，然后再次爬升，出现在西南方向的平坦平原上。 地地形的细节对于在空中飞行的车辆来说似乎很奇怪，因为它们很重要。原因与机智号的导航系统和它最初的设计有关：在一个精心选择的实验测试地点进行简短的技术演示。 当我们人类看地面的移动图像时，比如机智号的导航相机所拍摄的图像，我们马上就能很好地理解我们看到的是什么。我们看到岩石和波纹、阴影和纹理，地形的起伏也相对明显。然而，机智号并没有人类对其所看到的事物的感知和理解。它以个体的、匿名的特征（本质上是随时间移动的点）来看待世界，并试图解释这些点的移动。 为了让这项工作更轻松，我们给机智号的导航算法一些帮助：我们告诉它，这些特征都位于平坦的地面上。这就使算法不用再去计算地形高度的变化，而使其能够专注于仅通过直升机的运动来解释特征的运动。但是，如果我们试图飞越并非真正平坦的地形，就会出现复杂的情况。 地形高度的差异会导致特征以不同的速率在视野中移动，而机智号的导航算法仍然“假定”下方的地面是平坦的。它尽量通过直升机运动的变化来解释地物的移动，这可能会导致错误。最重要的是，它可能导致错误的估计航向，从而导致直升机向与预期不同的方向飞行。 为颠簸的飞行做准备 地面平坦的假设被纳入算法的设计中，我们在计划飞行时对此无能为力。我们能做的是预测由于这种假设而出现的问题，并在我们计划飞行的方式和我们给软件的参数方面尽可能地减少这些问题。 我们使用模拟工具，使我们能够在执行飞行之前详细研究飞行的可能结果。对于第9次飞行，飞行计划的一个关键调整是在我们进入火山口的关键时刻降低我们的速度。尽管这样做的代价是延长了飞行时间，但它有助于减少早期的航向错误，因为这些错误可能会发展成一个大的跨航迹位置错误。我们还调整了导航算法的一些细节参数，这些参数是我们在以前的飞行中至今没有接触过的。而且我们划出了一个比以前的飞行大得多的机场，半径为164英尺（50米）。我们最终在离该机场中心约154英尺（47米）的地方着陆。 在接下来的一周，机智号将会发回毅力号的科学家们期待研究的彩色图像。在这些图片中捕捉到的岩石露头显示了杰泽罗陨石坑底部主要地质单元之间的接触。其中还包括一个被毅力号团队称为“凸起脊”的断裂系统，火星车的科学家希望访问这个系统，以调查那里是否可能保存着一个古老的地下栖息地。 最后，我们希望这些彩色图像能让我们更近距离地观察“Pilot Pinnacle”，这个地方有一些露头（岩石露出地面的部分），一些团队成员认为可能记录了古老的杰泽罗湖中一些最深的水环境。考虑到任务安排的紧凑，他们可能无法与火星车一起访问这些岩石，所以机智号可能会提供唯一的机会来详细研究这些沉积物。 参考来源： https://mars.nasa.gov/technology/helicopter/status/314/flight-9-was-a-nail-biter-but-ingenuity-came-through-with-flying-colors/

毅力号与机智号的自拍照

毅力号与机智号的自拍照

ByNASA中文

2021年07月01日 Perseverance Selfie with Ingenuity Image Credit: NASA, JPL-Caltech, MSSS Explanation: On sol 46 (April 6, 2021) the Perseverance rover held out a robotic arm to take its first selfie on Mars. The WATSON camera at the end of the arm was designed to take close-ups of martian rocks and surface details though, and not a quick snap shot of friends and smiling faces. In the end, teamwork and weeks of planning on Mars time was required to program a complex series of exposures and camera motions to include Perseverance and its surroundings. The resulting 62 frames were composed into a detailed mosiac, one of the most complicated Mars rover selfies ever taken. In this version of the selfie, the rover’s Mastcam-Z and SuperCam instruments…

在飞行异常中幸存：机智号第六次飞行中发生了什么？

在飞行异常中幸存：机智号第六次飞行中发生了什么？

ByNASA中文

这张火星图片是NASA的机智号火星直升机在2021年5月22日第六次飞行中从33英尺（10米）的高度拍摄的。 影像来源：NASA/JPL-Caltech 在NASA的火星2020年毅力号探测器任务的第91个火星日（Sol），机智号火星直升机进行了第六次飞行。这次飞行的目的是扩大飞行范围，并通过拍摄西部感兴趣区域的立体图像来展示空中成像能力。机智号被命令爬升到33英尺（10米）的高度，然后以9英里/小时（4米/秒）的地面速度向西南方向移动492英尺（150米）。在这个时候，它要向南平移49英尺（15米），同时向西拍摄图像，然后再向东北方向飞行164英尺（50米），然后降落。 第六次飞行的遥测数据显示，飞行的第一个150米段顺利完成。但在这段飞行的最后，发生了一些事情。机智号开始调整其速度，并以摆动的方式前后倾斜。这种行为在余下的飞行中一直持续。在安全着陆之前，机载传感器显示，旋翼飞机遇到了超过20度的翻滚和俯仰偏移、较大的控制输入和峰值功耗。 第六次机智号飞行Navcam图像：这一系列图像是2021年5月22日，由NASA的机智号火星直升机上的导航摄像机拍摄的，展示了旋翼飞机第六次飞行的最后29秒。 视频来源：NASA / JPL-Caltech。 机智号如何估计运动 在空中，机智号使用机载惯性测量单元（IMU）来跟踪其运动。IMU测量机智号的加速度和旋转率。通过在一段时间内整合这些信息，可以估计出直升机的位置、速度和姿态（它在哪里，它的运动速度如何，以及它在空间中的方向）。机载控制系统对估计的运动作出反应，迅速调整控制输入（每秒500次）。 如果导航系统仅仅依靠IMU，从长远来看，它将不会非常准确。误差会迅速累积，直升机最终会迷失方向。为了长期保持更好的准确性，基于IMU的估计值要定期进行名义上的修正，这就是机智号的导航相机的作用。在空中的大部分时间里，向下看的导航相机每秒拍摄30张火星表面的照片，并立即将它们输入直升机的导航系统。 每次有图像传来，导航系统的算法都会执行一系列的操作。首先，它检查与图像一起接收的时间戳，以确定图像的拍摄时间。然后，该算法根据之前拍摄的图像(通常是由于颜色变化和岩石、沙波等突出物)识别出的表面特征，预测相机在那个特定时间点应该看到的东西。最后，该算法会查看这些特征在图像中实际出现的位置。导航算法使用这些特征的预测和实际位置之间的差异来修正其对位置、速度和姿态的估计。 这张关于机智号的图片是2021年5月23日——其第六次飞行的第二天——由毅力号火星车上的Mastcam-Z仪器拍摄。 影像来源：NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS 第六次飞行的异常情况 飞行大约54秒后，导航摄像机传送图像的管道出现了故障。这个小故障导致了一张图像丢失，但更重要的是，它导致后来所有的导航图像都带有不准确的时间戳。从这一点开始，每次导航算法基于导航图像进行校正时，都是基于关于图像拍摄时间的错误信息进行操作。由此产生的不一致性显著降低了直升机飞行所用的信息，导致估计不断被“修正”，以解释幻影误差。大型摆动随之而来。 异常情况下的生存 尽管遇到了这种异常情况，机智号仍能保持飞行，并在预定着陆地点的约16英尺（5米）范围内安全着陆。它能够做到这一点的原因之一是，我们为确保直升机的飞行控制系统有足够的 “稳定余量 ”付出了大量努力。我们设计的机智号能够容忍重大错误而不至于变得不稳定，包括时间上的错误。在机智号之前的飞行中，并不完全需要这种内置的余量，因为飞行器的行为与我们的预期一致，但在第六次飞行中，这种余量起到了拯救作用。 另一个设计决定也在帮助机智号安全降落方面发挥了作用。正如我以前写过的那样，在下降到着陆的最后阶段，我们停止使用导航相机的图像，以确保在这一关键阶段对直升机运动的平稳和持续估计。这一设计决定在第六次飞行中也得到了回报。机智号在飞行的最后时刻忽略了相机图像，停止了摆动，调整了姿态，并以设计的速度着陆。 纵观全局，第六次飞行以机智号安全着陆而告终，因为一些子系统——旋翼系统、致动器和动力系——对增加的需求作出了反应，使直升机继续飞行。从真正意义上讲，机智号努力克服了这种情况，虽然这次飞行发现了一个现在必须解决的时间漏洞，但它也从多个方面证实了系统的坚固性。 虽然我们没有刻意计划这样一次紧张的飞行，但NASA现在已经有了飞行数据来探测直升机的性能极限。这些数据将在未来的时间里被仔细分析，扩大我们关于在火星上飞行直升机的知识储备。 参考来源： https://mars.nasa.gov/technology/helicopter/status/305/surviving-an-in-flight-anomaly-what-happened-on-ingenuitys-sixth-flight/

机智号在火星进行首航

机智号在火星进行首航

ByNASA中文

2021年04月20日 Ingenuity: First Flight over Mars Video Credit: NASA, JPL-Caltech, ASU, MSSS Explanation: What’s the best way to explore Mars? Perhaps there is no single best way, but a newly demonstrated method shows tremendous promise: flight. Powered flight has the promise to search vast regions and scout out particularly interesting areas for more detailed investigation. Yesterday, for the first time, powered flight was demonstrated on Mars by a small helicopter named Ingenuity. In the featured video, Ingenuity is first imaged by the Perseverance rover sitting quietly on the Martian surface. After a few seconds, Ingenuity’s long rotors begin to spin, and a few seconds after that — history is made as Ingenuity actually takes off, hovers for a few seconds, and then lands safely. More…

机智号的立体影像

机智号的立体影像

ByNASA中文

2021年04月08日 3D Ingenuity Image Credit: NASA, JPL-Caltech, MSSS, ASU Explanation: The multicolor, stereo imaging Mastcam-Z on the Perseverance rover zoomed in to captured this 3D close-up (get out your red/blue glasses) of the Mars Ingenuity helicopter on mission sol 45, April 5. That’s only a few sols before the technology demonstrating Ingenuity will attempt to fly in the thin martian atmosphere, making the first powered flight on another planet. The historic test flight is planned for no earlier than Sunday, April 11. Casting its shadow on the martian surface, Ingenuity is standing alone on four landing legs next to the rover’s wheel tracks. The experimental helicopter’s solar panel, charging batteries that keep it warm through the cold martian nights and power its flight, sits above…

灵巧号：火星的迷你直升机

灵巧号：火星的迷你直升机

ByNASA中文

2021年03月02日 Ingenuity: A Mini-Helicopter Now on Mars Illustration Credit: NASA, JPL-Caltech, Mars 2020 – Perseverance Explanation: What if you could fly around Mars? NASA may have achieved that capability last month with the landing of Perseverance, a rover which included a small flight-worthy companion called Ingenuity, nicknamed Ginny. Even though Ginny is small — a toaster-sized helicopter with four long legs and two even-longer (1.2-meter) rotors, she is the first of her kind — there has never been anything like her before. After being deployed, possibly in April, the car-sized Perseverance (“Percy”) will back away to give Ginny ample room to attempt her unprecedented first flight. In the featured artistic illustration, Ginny’s long rotors are depicted giving her the lift she needs to fly into…