轉載：本文來自微信公眾號“機器之心”（ID:almosthuman2014），作者：小舟、陳萍，轉載經授權發布。
火星上嘅一小步，人類嘅一大步。
當地時間 19 日 NASA 宣布喺毅力號嘅「注視」下，機智號（Ingenuity）無人直升機成功完成火星上嘅首次飛行，並完成 3 米高度懸停 30 秒嘅高難度動作。
機智號團隊表示，從火星傳回到地球嘅數據显示，機智號完成持續約 40 秒嘅火星首飛，喺垂直上升 3 米后，執行懸停、下降和住陸等所有設定動作。
起飛：
空中懸停：
下降和住陸：
成個飛行過程持續約 40 秒，機智號無人機創造人類喺火星上嘅「萊特兄弟時刻」！
一波三折
機智號試飛時間為美國東部時間 19 日 3 時 34 分（北京時間 15 時 34 分），美東時間當天 6 時 46 分（北京時間 18 時 46 分）接收到機智號通過毅力號火星車傳回地球嘅數據，確認其上升至預設嘅 3 米飛行高度，懸停約 30 秒，隨後降落並順利喺火星住陸。
之前，NASA 原定於 4 月 11 日擬嘗試首次動力飛行，但喺機翼高速旋轉測試度，直升機電腦從飛行前模式轉為飛行模式期間，系統出現問題並提前終止測試。因此，首飛時間推遲至 14 日。但喺 14 日嘅測試度，由於需要安裝其飛行控制軟件以修復之前出現嘅計算機軟件故障，驗證和安裝新飛行軟件需要時間，因此首飛時間第二次被推遲。
一波三折之後，機智號火星無人機終於喺 4 月 19 日首飛成功。喺接下來一個月嘅時間里，機智號還將進行多達 4 次嘅飛行。第二次試飛計劃唔早於 4 月 22 日進行，挑戰更高嘅飛行高度，飛行高度上升到 5 米，飛行時間會更長。最後兩次飛行將更加雄心勃勃，最後一次飛行可能會喺團隊規劃嘅平坦、安全嘅飛行場（airfield）外飛行。
Ingenuity 嘅首席飛行員 Håvard Grip 表示：「機智號獨創性嘅完成佢嘅首次飛行，一架動力飛機喺另一個星球上嘅第一次飛行！」
雖然今日機智號飛行時間好短，但具有重要意義，為今後火星飛機探索鋪平道路。美國航天局官員表示，得益於機智號嘅開創性工作，未來嘅 Red Planet 任務通常會包括直升機作為探測器偵察員或數據採集員。
機智號嘅導航相機拍到嘅投喺火星表面嘅影子。
為能喺稀薄嘅火星大氣層中飛行，同喺地球飛行嘅直升機相比，機智號火星無人機需要克服邊啲困難呢？
機智號旋翼嘅轉速要快得多，恭弘=叶 恭弘片達到每分鐘 2500 轉以上嘅轉速。機智號其實系一台小型嘅共軸雙旋翼直升機，通過螺旋槳嘅旋轉提供升力，可以精確控制 4 個旋翼嘅傾角，2 個螺旋槳反向旋轉力矩抵消，無需尾槳，整體結構也更適合摺疊。機智號嘅重量只有 1.8 千克，高 0.5 米，有 4 片旋翼，驅動電機嘅峰值功率可達到 350 瓦，由太陽能電池板為鋰電池充電。
圖源：https://zhaokaifeng.com/?p=6981
喺火星上起飛是個大問題，由於火星表面和地球環境相差好大，火星表面重力大約只有地球表面嘅 1/3。為讓機智號能夠喺火星上飛行，必須足夠堅固，承受高轉速對機體結構嘅考驗。為此，機智號嘅旋翼、支腳都使用碳纖維構成。
機智號原型喺實驗室中嘅試飛（圖源：NASA）
這項耗費 8500 萬美元嘅飛行系一次技術演示，旨喺證明喺火星上能夠進行動力控制飛行，沒有第啲額外任務。呢次飛行驗證未來火星飛行探測器嘅可行性，為未來火星宇航員使用無人機打下基礎。
下車獨立飛行
早喺兩個月前，機智號無人機就搭上毅力號火星車嘅順風車，一同住陸火星。機智號被固定喺毅力號嘅底部，佢們一齊經受 8 分鐘內從秒速五公里減速到 0 嘅考驗，喺火星成功住陸。對毅力號嚟講，喺火星住陸就是最大嘅考驗。而對於附住喺其底面嘅機智號，考驗才剛啱開始。火星表面嘅溫度極低，耶澤羅隕擊坑中夜晚最低溫度是零下 90 攝氏度，好多电子元件嘅運行都會受到影響。
毅力號擁有核電池，因此當機智號附住喺毅力號上時，可以依靠毅力號嘅能源保溫。
2021 年 4 月 3 日，機智號無人機彩色相機拍攝嘅首張照片，此時機智號仲喺度火星車底，照片中拍到火星車兩個輪子。
但機智號還是要脫離毅力號完成飛行任務嘅。喺拋掉保護罩，緩慢展開，並將六塊鋰離子電池充滿之後，機智號被放置喺火星表面上。放下機智號后，毅力號儘快駛離。接下來機智號依靠住佢上方嘅太陽能板和內部嘅電池順利撐過火星寒冷嘅夜晚。
毅力號駛離機智號。
蟄伏 2 個月，歷經數次拖延，並進行一場火星上嘅軟件升級，機智號終於完成首飛任務。
喺接下來嘅飛行計劃度，毅力號還將會將鏡頭對準機智號，以提供更多機智號喺火星上嘅飛行照片。此外，毅力號還將喺機智號飛行過程中嘗試錄音，如果可能嘅話，仲要會拍攝視頻。
機智號首飛成功背後嘅默默「貢獻者」
Ingenuity 嘅研發團隊遠遠唔止 JPL 嘅 6000 位成員，來自世界各地嘅開源工作者都為 Ingenuity 嘅飛行做出重要貢獻。
事實上，GitHub 上有近 12000 名開發人員通過開源為 Ingenuity 嘅軟件做出貢獻。但係，好似第一張黑洞嘅圖片一樣，呢啲開發者中嘅大多數甚至都無意識到佢哋幫助第一架火星直升機嘅飛行。
Ingenuity 直升機喺其導航計算機上運行嵌入式 Linux 分佈。其中好多軟件都使用 JPL 嘅開源飛行控制框架 F Prime（F´），並使用 C++ 編寫。同時，喺從地面控制到飛行建模再到數據處理，Python 生態系統都發揮住關鍵作用。
F Prime 框架：https://github.com/nasa/fprime
大約有 12000 人為 Ingenuity 用到嘅開源軟件嘅代碼、文檔、設計做出貢獻。為表彰呢啲貢獻者，GitHub 喺佢哋嘅個人資料上添加一種新嘅徽章。
GitHub 開發者關係高級總監 Martin Woodward 講：「好多獲得徽章嘅人可能並唔知道佢哋嘅軟件被用來喺另一粒星球上駕駛直升機。我哋希望確保每位貢獻者都可以受到認可。」
參考鏈接：
cantonese.live 足跡 粵字翻譯
2021-04-20 15:06:39
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