着陆时的刀锋打击结束了火星直升机的史诗之旅

Ingenuity 火星直升机于 1 月 18 日进行了第 72 次也是最后一次飞行。 美国宇航局喷气推进实验室表示：“直升机保持直立并与地面控制器保持通信。”
在今天下午的新闻稿中”，“本周发送到地球的 1 月 18 日飞行图像显示，其一个或多个旋翼叶片在着陆过程中受到损坏，无法再飞行。” 这就是你所看到的 上面的图片：直升机四个 2 英尺长的碳纤维旋翼桨叶之一破损尖端的阴影。 美国宇航局假设在“粗暴着陆”过程中至少有一个叶片击中了火星表面，而这种损坏不会让直升机重新升空。 独创性的使命已经结束。

这 毅力号火星车 这张 Ingenuity 的照片于 2023 年 8 月 2 日在 54 号航班之前拍摄。NASA/JPL-加州理工学院/ASU/MSSS

美国宇航局今晚早些时候举行了一场新闻发布会，尽可能多地提供有关“独创”号到底发生了什么以及接下来会发生什么的信息。 首先，这是一个总结
摘自新闻稿:

Ingenuity团队计划让这架直升机在前一次飞行紧急迫降后，于1月18日进行一次短途垂直飞行以确定其位置。 数据显示，按照计划，直升机达到了40英尺（12米）的最大高度，并悬停了4.5秒，然后以每秒3.3英尺（1米每秒）的速度开始下降。

然而，在距地表约 3 英尺（1 米）处，“聪明号”与作为旋翼飞行器通信中继的漫游车失去了联系。 第二天，通信重新建立，有关飞行的更多信息被转发给美国宇航局喷气推进实验室的地面控制人员。 几天后，图像显示转子叶片受损。 通讯中断的原因和直升机着陆时的方向仍在调查中。

虽然 NASA 不确定发生了什么，但他们确实根据上一次飞行 71 号航班紧急着陆的原因有了一些想法。”[This location] 这是我们曾经必须穿越的最困难的地形之一，”说
Teddy Tzanetos，NASA JPL 的 Ingenuity 项目经理，在美国宇航局新闻发布会上。 “这里没什么特色——平淡的沙地。 这就是为什么我们相信 71 号航班期间我们紧急着陆。 她飞过水面，意识到没有太多岩石可供观察，也没有太多可供导航的特征，这就是“聪明号”自行紧急着陆的原因。”

Ingenuity 使用运行频率为 30 赫兹的向下 VGA 摄像头进行单目特征跟踪，并比较帧之间不同特征的视运动以确定其在地面上的运动。 这种光流技术也用于地球上的无人机（和其他机器人），并且只要您有足够的特征来跟踪，它就非常可靠。 当你的相机看到没有特征的东西时，它就会开始出错，这就是为什么消费级无人机有时会警告你飞越水面时的意外行为，以及为什么 机器人技术 实验室经常有奇怪的地毯和壁纸——功能越多越好。 在火星上，“聪明号”一直通过寻找岩石等独特特征来可靠地导航，但飞越一片毫无特征的沙地却造成了严重的问题，因为 Ingenuity 名誉首席飞行员 Håvard Grip 在今天的新闻发布会上向我们解释道：

像这样的系统的工作方式是通过查看共识 [the features] 它看到了，然后扔掉那些与共识不一致的东西。 危险在于，当您用完功能时，当您没有太多功能可供导航时，并且您无法真正建立共识，并且最终会跟踪错误类型的功能，那就是当事情可能偏离轨道时。

这张在 70 次飞行（12 月 22 日）期间从 Ingenuity 导航摄像机拍摄的视图显示了几乎没有特征的地形区域，这些区域可能会在 71 和 72 次飞行期间造成问题。NASA/JPL-加州理工学院

71 航班紧急迫降后，团队决定下一步尝试“弹出”飞行：预计在空中停留约 30 秒，直接上升到 12 米，然后直接下降，作为飞机起飞的检查。直升机的系统。 当“聪明号”正在下降时，就在着陆之前，与直升机的通讯中断了。 “我们有理由相信它也面临着同样毫无特色的沙地地形挑战 [as in the previous flight]，”察内托斯说。 “由于导航方面的挑战，我们遇到了旋翼撞击地面的情况，这会导致电力中断，从而导致通信中断。” 格里普更详细地描述了他认为发生的事情：

其中一些是猜测，因为我们拥有的遥测数据稀疏，但我们在遥测中看到的是，在飞行的最后部分，在沙子上，当我们接近地面时，直升机相对很快就开始认为它正在水平远离着陆目标。 它很可能做出了激进的机动，试图在着陆时纠正这一错误。 这将解释直升机的侧向运动和倾斜，这可能导致要么将叶片撞到地面然后失去动力，要么做出足够激进的机动以在着陆并撞击叶片之前失去动力。 我们还不知道这些细节。 我们可能永远不会知道。 但我们正在尽最大努力利用数据来找出这些细节。

当 Ingenuity 团队尝试在下一次与直升机重新建立联系时
溶胶察内托斯说：“她就在我们期望的地方。” “太阳能电池板电流看起来不错，这表明她是直立的。” 事实上，一切都是“全面绿色”。 也就是说，直到团队开始查看“聪明号”导航摄像机的图像，并发现受损下叶片的阴影。 即使这是对独创号的唯一损害，整个旋翼系统现在既不平衡，产生的升力也大大减少，进一步的飞行将是不可能的。

受损刀尖阴影的特写。NASA/JPL-加州理工学院

你的脑后总有一块正在为每个下行链路做好准备——今天可能是最后一天，今天可能是最后一天。 因此，看到那张照片落下并出现在屏幕上，显然有一个悲伤的最初时刻，这让我们确定发生了什么。 但这很快就被幸福、自豪和对我们所取得的成就的庆祝感所取代。 嗯，她经历的这段旅程真的很了不起，值得庆祝每一个太阳。 太平洋时间今晚 9 点左右将迎来 1,000 点
溶胶 自从“毅力”号火星车部署以来，“独创”号就已经浮出水面。 所以她选择了一个非常合适的时间来结束她的使命。 ——泰迪·察内托斯

Ingenuity 团队猜测直升机的不止一个桨叶受到了损坏； 叶片旋转得足够快，如果其中一个叶片撞击到表面，其他叶片很可能也会撞击到表面。 该计划是尝试缓慢旋转刀片以将其他刀片带入视野，以尝试收集更多信息。 听起来美国宇航局不太可能转移毅力号火星车来近距离观察独创号。 在继续执行其科学任务的同时，火星车将到达 Ingenuity 200 至 300 米的高度，并尝试拍摄一些照片，但距离可能太远，无法获得高质量的图像。

Perseverance 看着 Ingenuity 于 2023 年 3 月 14 日搭乘 47 号航班起飞。NASA/JPL-加州理工学院/ASU/MSSS

作为一个技术演示，Ingenuity 存在的全部理由就是突破可能性的界限。 正如 Grip 解释的那样，即使在最后一次飞行中，这架小型直升机也正是这样做的，超越并尝试更新和风险更大的事情，直到它尽可能地飞得更远：

总的来说，Ingenuity 利用地形特征进行导航的方式非常成功。 我们设计这个系统的目的并不是为了应对这种地形，但尽管如此，直到我们在这个完全平淡的地形中飞行的那一刻之前，它还是无敌的，你没有什么可以真正抓住的。 因此，这对我们来说有一些教训：我们现在知道，那种特殊的地形可能会成为这样的系统的陷阱。 未来的直升机可以配备在遇到这种毫无特色的地形时倒车的功能。 然后还有一些解决方案，例如拥有更高分辨率的相机，这可能有助于缓解这种情况。 但这都是这个技术演示的一部分，我们装备这架直升机在预先侦察的区域最多进行五次飞行，而且它的作用远不止于此。 我们只是将其一直处理到生产线，然后将其倾斜到无法再处理的地方。

可以说，Ingenuity 最重要的贡献是表明这不仅仅是可能的 但实用且有价值 在火星上拥有旋翼机。 “我认为我们不会谈论 样本回收直升机 如果“聪明号”没有飞翔，如果它没有存活这么久，那就这样了。” Teddy Tzanetos 在 Ingenuity 第 50 次飞行后告诉我们。 这不仅仅是样本返回任务：喷气推进实验室也在开发 更大的火星科学直升机，它的存在将归功于 Ingenuity 的成功。

在火星上呆了近三年； 在火星上空飞行 128 分钟、11 英里。 “我期待有一天我们的宇航员将‘独创性’带回家，我们都可以在史密森尼博物馆参观它，”说
喷气推进实验室主任劳里·莱辛 在今天的新闻发布会结束时。

我会排在第一个。

我们撰写了大量有关“独创性”的文章，包括对直升机和漫游车团队成员的深入采访，今天它们非常值得重读。 谢谢，聪明才智。 你做得很好。

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