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機靈號直升機在火星上遇到了一些事故,但是它得以倖免於難| 變形計

在火星上進行第六次飛行時,機靈號(Ingenuity)直升機遇到了一些事故,但是,由於進行了規劃和內建的故障保護功能,它得以倖免於難。

這是個好訊息,因為它展示了該直升機控制系統防錯的多種方法,為在地球上的工程師提供了修補漏洞的機會。

該活動於2021年5月22日舉行,這是毅力號飛行任務的第91個火星日。天空晴朗明亮,非常適合機靈號(Ingenuity)的任務:展示其拍攝航空立體影象的能力。

這架小直升機要垂直上升到10米(33英尺)的高度,然後水平向西南飛行150米,這時它會旋轉並向南移動15米,同時拍攝影象,然後轉身向東北飛行,然後再飛行50米,然後再著陸,飛行速度約為每秒4米(8。9英里/小時)。

但是,就在到達第一條飛行路線150米的盡頭時,機靈號(Ingenuity)開始表現得很奇怪。

“機靈號(Ingenuity)開始調整其速度,並以一種振盪的方式來回傾斜,”美國國家航空航天局噴氣推進實驗室的機靈號(Ingenuity)飛行員哈瓦德·格里普(HvardGrip)在部落格中寫道。

“這種行為在整個飛行的其餘時間內一直持續。在安全著陸之前,機載感測器表明旋翼飛機遇到了超過20度的側傾和俯仰偏移,較大的控制輸入和功耗峰值。”

機靈號(Ingenuity)小組發現,這個問題與直升機的導航方式有關。它的主要導航系統,即機載慣性測量單元,不斷跟蹤機靈號(Ingenuity)的位置、速度和姿態(在三維空間中的方向)。

為了支援這一點,它還安裝了導航攝像機,它以每秒30張影象的速度不斷拍攝下面導航系統檢視影象的時間戳以瞭解何時拍攝,並使用該資訊根據當時應該看到的影象來比較相機看到的影象。如果沒有疊加,則直升機會對其位置,速度和姿態進行調整。

這是第六次飛行出問題的地方。影象傳輸管道中的故障導致導航影象中的一個(僅一個)在到達導航系統之前就掉線了。這意味著每個後續影象的時間戳都不正確。

因此,機靈號(Ingenuity)的導航系統接收到的有關其周圍環境的資訊有些偏斜,導致直升機想要糾正實際上不存在的錯誤。這導致了飛機的搖擺不定,但機靈號(Ingenuity)仍然能夠在計劃位置的5米內完美著陸。

部分原因是因為直升機的工程師決定讓機靈號(Ingenuity)忽略高度低於一米的導航攝像頭影象,因為它們可能被靠近地面的灰塵所遮蓋,從而使導航系統混亂。這樣可以確保平穩地起飛和降落,但是這也意味著機靈號(Ingenuity)可以在這個關鍵時刻停止擺動。

機靈號(Ingenuity)還被設計為具有“穩定性裕度”,其中它可以容忍較大的錯誤(包括影象時間戳記中的錯誤)而不會變得不穩定。

“從更大的角度來看,第六次飛行以機靈號(Ingenuity)安全地結束了地面,因為許多子系統——旋翼系統、執行器和動力系統——響應了不斷增加的要求,以保持直升機飛行。在這種情況下,機靈號(Ingenuity)變得精明,儘管這次飛行發現了現在必須解決的定時漏洞,但它也以多種方式證實了該系統的可靠性,”格里普寫道。

“雖然我們沒有故意計劃這樣的壓力飛行,但美國宇航局現在已經有了探測直升機效能範圍外圍的飛行資料。我們將在未來一段時間內仔細分析這些資料,從而擴大我們在火星上飛行直升機的知識儲備。”

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