Mars

NASA的机智号火星直升机在7月5日第九次飞行期间拍摄到了毅力号火星车的足迹。在左上角可以看到直升机的一部分起落架。 影像来源：NASA/JPL-Caltech 机智号的第九次飞行提供的图像将帮助毅力号火星车团队制定未来的科学计划。 7月5日，NASA的机智号火星直升机在其雄心勃勃的第九次飞行中拍摄到的照片，为与毅力号火星车合作的科学家和工程师提供了一个前所未有的探索未来道路的机会。机智号让我们对不同岩层的起点和终点有了新的认识，每一层都是一个时间胶囊，用来记录这个地方的古代气候是如何变化。这次飞行还发现了探测器在探索杰泽罗陨石坑时可能会遇到的障碍。 这次飞行是为了测试直升机的空中侦察能力，它飞过了一个昵称为“Séítah”的沙丘地带。毅力号正绕着这些沙丘向南绕行，这对这个六轮探测器来说穿越沙丘太冒险了。 来自机智号的彩色图像，从大约33英尺（10米）的高度拍摄，为火星车团队提供了比他们通常用于路线规划的轨道器图像更大的细节。虽然像NASA火星勘测轨道器上的HiRISE（高分辨率成像科学实验）这样的相机可以分辨直径约为3英尺(1米)的岩石，但任务通常依靠火星车图像来观察更小的岩石或地形特征。 “一旦火星车足够接近某个位置，我们就能得到地面尺度的图像，我们可以将其与轨道图像进行比较，”位于南加州的NASA喷气推进实验室的毅力号副项目科学家肯·威利福德（Ken willford）说。“有了机智号，我们现在有了这种中尺度的图像，很好地填补了分辨率方面的空白。” 下面是一些机智号的图像，它们在7月8日完成了返回地球的漫长旅程。 凸起的山脊 NASA的机智号火星直升机在7月5日的第九次飞行中发现了这个绰号为 “凸起的山脊 ”的地方。 科学家们希望将来能与 毅力 号火星车一起访问 “凸起的山脊 ”。 影像来源：NASA/JPL-Caltech 机智号（它的影子在这张图片的底部可见）提供了一个高分辨率的特征，它的岩石特征被称为 “凸起的山脊”。它们属于断裂系统，通常作为流体在地下流动的通道。 在杰泽罗火山口，有个湖泊存在于数十亿年前。通过观察火星轨道飞行器拍摄到的这些山脊，科学家们想知道，是否有水在某一时刻流过这些裂缝，溶解了可能为古代微生物群落提供食物的矿物质。这将使它们成为寻找古代生命迹象的最佳地点——也许还能钻探样本。 毅力号采集的样本最终将被保存在火星上，在未来的任务中，这些样本将被带回地球进行深入分析。 “我们目前的计划是访问凸起的山脊并对其进行近距离调查。”威利福德说。“直升机拍摄的图像比我们使用的轨道图像分辨率高得多。研究这些山脉将使我们确保访问这些山脊对团队来说很重要。” 沙丘 NASA的机智号火星直升机在2021年7月5的第九次飞行中飞越了杰泽罗火山口地区一个绰号为“Séítah”的沙丘地带。在左上角可以看到直升机起落架的一部分。 图片来源：NASA/JPL-Caltech 像这张照片里的沙丘让像喷气推进实验室的奥利维尔·图佩特（Olivier Toupet）这样的火星车司机在夜里无法入睡：膝盖或腰部高的沙丘很容易让两吨重的火星车卡住。在2月份着陆后，毅力号的科学家们询问是否有可能直接穿过这个地形；图佩特的回答是坚决不行。 “沙子是一个大问题，”图佩特说，他领导的机动性专家团队负责规划毅力号的驱动。“如果我们开车下坡进入沙丘，我们可能会把自己陷进去，无法出来。” 图佩特也是毅力号新近测试的自动导航功能的负责人，该功能使用人工智能算法，在比其他方式更远的距离上自主驱动火星车。虽然自动导航善于避开岩石和其他危险，但它不能探测沙子，因此人类司机仍然需要在可能困住火星车的区域周围定义 “禁止进入区”。 基岩 NASA的机智号火星直升机在2021年7月5日的第九次飞行中飞过了这些沙丘和岩石。虽然NASA的毅力号火星车不能冒险陷在这些沙子里，但科学家仍然能够通过研究机智号的图像来了解这个地区。 图片来源：NASA/JPL-Caltech 如果没有机智号（在下一张图片的底部可以看到剪影），毅力号的科学家们将永远无法如此清晰地看到Séítah的这一部分。它的沙子太多，毅力号火星车无法访问。这个独特的视角提供了足够的细节来检查这些岩石，并对杰泽罗火山口的这个区域有更好的了解。 当火星车绕过沙丘地带时，它可能会在一些具有有趣基岩的、具有科学说服力的地方进行团队所谓的“脚趾浸泡”。虽图佩特和他的团队不会在这里尝试踮脚，但最近来自机智号的图像将使他们能够在毅力号第一次科学活动沿途的其他地区规划潜在的踮脚路径。 “直升机对于火星车的规划来说是非常宝贵的资产，因为它可以提供我们想要穿越的地形的高分辨率图像。”图佩特说。“我们可以更好地评估沙丘的大小和基岩探出的位置。这对我们来说是很好的信息；它有助于确定火星车可以通过哪些区域，以及某些高价值的科学目标是否可以到达。” 关于任务的更多信息 毅力号任务在火星上的主要目标是天体生物学，包括寻找古微生物生命的迹象。毅力号将对火星的地质和过去的气候进行表征，为未来人类探索红色星球铺平道路，除此之外，毅力号任务还是第一个收集和储存火星岩石和风化层（regolith，破碎的岩石和尘土）样本的任务。 NASA将与欧洲空间局（European Space Agency，ESA）合作进行后续的飞行任务，送探测器前往火星，从火星表面收集暂时缓存的样本，然后将它们返回地球进行进一步的分析。 喷气推进实验室由位于加利福尼亚州帕萨迪纳市的加州理工学院（Caltech）为NASA代为管理，毅力号的建造和运营管理由喷气推进实验室负责。 喷气推进实验室负责建造了机智号火星直升机，同时为NASA总部管理着相关的技术演示。机智号得到了NASA科学任务理事会（Science Mission Directorate）、NASA航空研究任务理事会（Aeronautics Research Mission Directorate）和NASA太空技术任务理事会（Space Technology Mission Directorate）的支持。 NASA的艾姆斯研究中心（Ames Research Center）和兰利研究中心（Langley Research Center）为机智号提供了重要的飞行性能分析和技术援助。 在NASA总部，戴夫·莱弗里（Dave Lavery）是机智号火星直升机的计划主管。在喷气推进实验室，米米·昂是项目负责人，J·鲍勃·巴拉兰姆是总工程师。 喷气推进实验室负责建造了机智号火星直升机由，同时为NASA总部管理着相关的技术演示。机智号得到了NASA科学任务理事会（Science Mission Directorate）、NASA航空研究任务理事会（Aeronautics Research Mission Directorate）和NASA太空技术任务理事会（Space Technology Mission Directorate）的支持。 NASA的艾姆斯研究中心（Ames Research Center）和兰利研究中心（Langley Research Center）为机智号提供了重要的飞行性能分析和技术援助。AeroVironment公司、高通公司和SolAero公司还提供了设计协助和主要的直升机零部件。洛克希德·马丁空间公司设计并制造了火星直升机交付系统。 JPL 为位于华盛顿的 NASA 科学任务理事会管理MRO任务。位于图森的亚利桑那大学运营着HiRISE，它由位于科罗拉多州博尔德的Ball Aerospace & Technologies Corp.建造。 关于毅力号的更多信息，请访问： mars.nasa.gov/mars2020/ nasa.gov/perseverance 参考来源： https://www.nasa.gov/feature/jpl/nasa-s-mars-helicopter-reveals-intriguing-terrain-for-rover-team

毅力号自动驾驶依赖于左右两边的导航摄像头。此处看到的视图结合了火星车首次使用 AutoNav行驶——自动导航功能时两个摄像头的视角。 影像来源：NASA/JPL-Caltech NASA最新的火星车使用最新增强的自动导航系统在火星上徒步旅行。 NASA在火星上的最新六轮机器人——毅力号火星车，正在开始一场穿越陨石坑底部史诗般的旅程，寻找古代生命迹象。这意味着火星车团队正深入参与规划导航路线，起草将被传送出去的指令，甚至戴上特殊的3D眼镜来帮助绘制路线。 但越来越多的情况下，火星车将使用一个强大的自动导航系统，自行控制驱动。这款名为AutoNav的增强系统可以绘制出前方地形的3D地图，识别危险，并在不需要从地球上的控制器获取额外方向的情况下，规划绕过任何障碍物的路线。 “我们有一种叫做‘边开车边思考’的能力，”范迪·维尔马（Vandi Verma）说，他是位于南加州的NASA喷气推进实验室的高级工程师、探测器规划师和驾驶员。“在车轮转动的同时，也在思考自主驾驶的问题。” 范迪·维尔马是一名工程师，现在为NASA的毅力号火星车工作，图为好奇号火星车的司机。她所戴的特殊3D眼镜仍然被漫游车驾驶员用来轻松地探测漫游车可能需要避开的地形变化。 影像来源：NASA/JPL-Caltech 这种能力，加上其他改进，可能毅力号达到每小时393英尺(120米)的最高速度；它的前身好奇号配备了一个较早版本的AutoNav，当它向东南方向攀登夏普山时，它的时速约为 66 英尺（20 米）。 “我们把AutoNav的速度提高了4到5倍，”机动领域负责人、喷气推进实验室探测器规划组成员迈克尔·麦克亨利(Michael McHenry)说。“我们用比好奇号少得多的时间开得更远。” 当毅力号在杰泽罗陨石坑的地面上开始其第一次科学活动时，AutoNav将在帮助完成这项工作方面发挥关键作用。 这个陨石坑曾经是一个湖，数十亿年前，火星比现在更湿润，而毅力号的目的地是陨石坑边缘干涸的河流三角洲。如果早期火星上曾经有生命存在，可能会在那里发现生命存在的迹象。火星车将在大约9英里(15公里)的范围内收集样本，然后为未来的任务收集样本做准备，并将它们带回地球进行分析。 “我们将能够更快地到达科学家们想去的地方，”詹妮弗·特罗斯珀（Jennifer Trospe）说。她参与了NASA的每一个火星车，也是火星2020毅力号火星车项目的负责人。“现在我们可以开车穿过这些更复杂的地形，而不是绕过它们。这是我们以前无法做到的。” 这个计算机模拟显示了NASA毅力号火星车在使用AutoNav功能进行第一次驾驶时的情况，该功能使得它可以避免岩石和其他危险，而无需从地球上的工程师那里获取信息。 影像来源：NASA/JPL-Caltech 当然，毅力号不能仅靠AutoNav功能来完成。火星车团队的参与对于规划和驾驶毅力号的路线仍然至关重要。整个专家团队在规划火星车活动的同时，还制定了一条导航路线，无论是在前往目的地的途中检查一个有意义的地质特征，还是不久之后的取样。 由于地球和火星之间的无线电信号延迟，他们不能简单地用操纵杆推动火星车前进。相反，他们仔细观察卫星图像，有时还戴上那种3D眼镜来观察火星车附近的火星表面。一旦该团队签字，他们将指令发送到火星，火星车第二天就执行这些指令。 毅力号的轮子也进行了修改，以帮助这些计划的迅速执行。除了直径比好奇号的轮子略大、略窄之外，它们每个都有48个看起来像轻微波浪线的胎面，而好奇号只有24个人字形花纹。其目的是帮助提高火星车的牵引力和耐久性。 “由于车轮的磨损问题，好奇号无法进行AutoNav。”特罗珀说。“在任务的早期，我们遇到了小而尖锐的岩石开始在车轮上凿洞，我们的AutoNav没有避开这些。” 毅力号腹部的更高间隙也使得火星车能够在粗糙的地面上安全滚动，包括大石块。此外，毅力号的AutoNav功能还包括ENav(增强导航)，这是一种算法和软件的组合，可以更精确地检测危险。 与它的前辈不同，毅力号可以使用一台电脑在地表上进行导航；它的主计算机可以致力于许多其他任务，以保持火星车的健康和活跃。 这个视觉计算元件，或称VCE，在2月份进入、下降和着陆期间引导毅力号到达火星表面。现在，它正被全职用于绘制火星车的旅程，同时帮助它避免沿途的麻烦。 火星车还使用一个称为“视觉测距”的系统来跟踪它从一个地方到另一个地方的移动距离。毅力号在移动过程中定期捕捉图像，将一个位置与另一个位置进行比较，以查看它是否移动了预期的距离。 团队成员说，他们期待着让AutoNav掌舵。但他们也准备在需要时进行干预。 那么在火星上开车是什么感觉呢？规划人员和司机说，这永远不会过时。 “杰泽罗太不可思议了，”维尔马说。这是漫游者的天堂。当你戴上3D眼镜，你会看到更多的起伏地形。有些时候，我只是盯着这些图像。” 参考来源： https://www.nasa.gov/feature/jpl/nasa-s-self-driving-perseverance-mars-rover-takes-the-wheel