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美國國家航空航天局對另一個世界進行首次飛機事故調查

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美國國家航空航天局對另一個世界進行首次飛機事故調查


2024年2月24日，在旋翼機最后一次飛行約五周后，毅力號拍攝的一張照片中，美國國家航空航天局的機智號火星直升機（右）站在沙紋的頂端附近 。Ingenuity的一個旋翼葉片的一部分位于直升機以西約49英尺（15米）的水面上（圖片左側） 。圖像：美國國家航空航天局/加州理工大學噴氣推進實驗室/美國國家航空和航天研究中心/美國國家科學研究中心
據美國國家航空航天局噴氣推進實驗室：該評論仔細研究了該機構的Ingenuity火星直升機的最后一次飛行，這是第一架在另一個世界飛行的飛機 。
來自美國航空航天局南加州噴氣推進實驗室和AeroVironment的工程師正在完成對2024年1月18日Ingenuity火星直升機最后一次飛行的詳細評估，該評估將在未來幾周內作為美國航空航天總局的技術報告發布 。Ingenuity的設計是一種技術演示，可在30天內進行多達五次實驗性試飛，是另一個世界上的第一架飛機 。它運行了近三年，執行了72次飛行，比計劃飛行了30多倍，累計飛行時間超過兩個小時 。
調查得出結論，Ingenuity的導航系統在飛行過程中無法提供準確的數據，這可能導致了一系列事件，最終導致了任務的結束 。該報告的發現預計將有利于未來的火星直升機，以及其他注定要在其他星球上運行的飛機 。
最終上升
72號航班計劃進行短暫的垂直跳躍，以評估Ingenuity的飛行系統并拍攝該地區 。飛行數據顯示，Ingenuity爬升到40英尺（12米），懸停并拍攝圖像 。它在19秒時開始下降，到32秒時，直升機回到水面并停止了通信 。第二天，任務重新建立了通信，飛行六天后拍攝的圖像顯示，Ingenuity的轉子葉片嚴重受損 。
發生了什么事
“當從1億英里外進行事故調查時，你沒有任何黑匣子或目擊者，”Ingenuity的第一位飛行員JPL的Håvard Grip說 。“雖然根據現有數據，多種情況都是可行的，但我們認為最有可能的情況是：缺乏表面紋理給導航系統帶來的信息太少 。”
直升機的視覺導航系統旨在使用向下看的攝像頭在紋理良好（含卵石）但平坦的地形上跟蹤表面的視覺特征 。這種有限的跟蹤能力足以執行Ingenuity的前五次飛行，但到了72次飛行時，直升機已經進入了Jezero隕石坑的一個地區，那里充滿了陡峭、相對無特色的沙紋 。
導航系統的主要要求之一是提供速度估計，使直升機能夠在垂直和水平速度的小范圍內著陸 。72航班期間發送的數據顯示，在起飛約20秒后，導航系統無法找到足夠的表面特征進行跟蹤 。
飛行后拍攝的照片表明，著陸時導航誤差造成了高水平速度 。在最有可能的情況下，對沙波坡度的嚴重影響導致Ingenuity俯仰和滾動 。快速的姿態變化導致快速旋轉的轉子葉片上的負載超過了它們的設計極限，在最薄弱的地方——距離尖端約三分之一的地方——將四個葉片全部折斷 。損壞的葉片導致轉子系統過度振動，將一個葉片的剩余部分從根部撕裂，并產生過大的功率需求，導致通信中斷 。

美國國家航空航天局對另一個世界進行首次飛機事故調查


這張圖描繪了2024年1月18日美國國家航空航天局“機智號”火星直升機在第72次也是最后一次飛行中硬著陸的最有可能的情況 。觸地時的高水平速度對沙紋造成了嚴重影響，導致Ingenuity俯仰和橫滾，損壞了其轉子葉片 。圖像：美國國家航空航天局/噴氣推進實驗室加州理工學院
向下但不向外
盡管72號航班永久停飛了Ingenuity，但直升機仍然大約每周向毅力號火星車發送一次天氣和航空電子設備測試數據 。這些天氣信息可能會使未來的紅色星球探險家受益 。航空電子數據已經被證明對從事未來紅色星球飛機和其他飛行器設計的工程師有用 。
Ingenuity項目經理Teddy Tzanetos表示：“由于Ingenuity的設計成本低廉，同時需要大量的計算機能力，我們成為了第一個在深空飛行商用現成手機處理器的任務 。” 。“我們現在正在接近四年的連續運行，這表明并非所有東西都需要更大、更重、更耐輻射才能在惡劣的火星環境中工作 。”
受到Ingenuity壽命的啟發，美國國家航空航天局的工程師一直在測試更小、更輕的航空電子設備，這些設備可用于火星樣本返回活動的車輛設計 。這些數據也有助于工程師研究未來火星直升機的外觀和功能 。
在12月11日星期三于華盛頓舉行的美國地球物理聯合會年會上的簡報會上 ， Tzanetos分享了火星直升機旋翼機的細節，他和其他Ingenuity校友正在研究這一概念 。按照設計，Chopper的重量大約是Ingenuity的20倍，可以飛行幾磅的科學設備，并在一天內行駛2英里（3公里）的同時自主探索火星的偏遠地區 。（Ingenuity的最長飛行距離為2310英尺 ， 即704米 。）
Tzanetos說：“機智號讓我們有信心和數據來設想火星飛行的未來 。” 。
關于機智號
Ingenuity火星直升機由噴氣推進實驗室建造，該實驗室還為美國國家航空航天局總部管理該項目 。它得到了美國國家航空航天局科學任務理事會的支持 。美國國家航空航天局位于加利福尼亞州硅谷的艾姆斯研究中心和位于弗吉尼亞州漢普頓的蘭利研究中心在Ingenuity的開發過程中提供了重要的飛行性能分析和技術援助 。AeroVironment、高通和SolAero還提供了設計協助和主要車輛部件 。洛克希德航天公司設計并制造了火星直升機運載系統 。在美國國家航空航天局總部，Dave Lavery是Ingenuity火星直升機的項目執行官 。