由毅力號拍攝的機智號懸停飛行畫面
機智號底部安置有激光高度計與導航相機,確保首飛懸停在著陸場中央而不會偏離。作為前線“記者”,距離機智號76米外的毅力號火星車攜帶瞭相機與麥克風錄制瞭“機智號”完整飛行過程。
機智號無人機在火星飛行高度曲線圖
雖然首飛在北京時間19日下午三點半已經開始,但飛行數據完全傳回地球需要約3個小時。美國宇航局此前已經發送瞭預先設定好的自主飛行指令,但NASA接受這次飛行數據傳輸在今晚接近7點才完成。
據瞭解機智號攜帶瞭兩臺相機,底部的彩色相機可以拍攝1300萬像素的高分辨率照片,而導航相機分辨率較低,隻有50萬像素並隻能拍攝黑白照片。航拍數據在無人機著陸後借由毅力號火星車回傳至地球。
機智號懸停飛行階段拍攝的火星表面圖
機智號造價8500萬美元,機身主體僅一個紙巾盒大小,由毅力號攜帶在2021年2月18日登陸火星,並於4月3日被毅力號釋放在火星表面上,原定4月12日首飛但因軟件故障與升級問題進行瞭兩次試飛推遲。機智號攜帶瞭萊特兄弟1903年制造的飛行者一號飛機上的一小塊佈料,用以致敬人類航空百年。飛行者一號是人類歷史上首個重於空氣的航空器,並且完成瞭持續而且受控的動力飛行,是公認的第一臺有人駕駛的動力飛行器。
機智號未來一個月可能的飛行計劃
機智號未來的飛行計劃
機智號使用高通驍龍處理器,Linux操作系統,並使用太陽能電池板為鋰電池充電,因此在這次試飛成功後,機智號將進行4-5天的充電與整休,並會在未來30天內進行更遠距離與更長時間的試飛,提升飛行的復雜度和難度。比如飛行高度提升至5米,飛行距離超過50米,甚至不再返回現在的起落場,而是降落在新的目標點上。
此前科學傢擔心機智號首飛會遇到強風等意外險情,因為機智號並沒有自動扶正系統,一旦飛行中傾覆將導致任務提前結束,但所幸這些險情並沒有發生。此外,機智號此前成功挺過瞭火星寒冷的夜晚,耶澤羅撞擊坑夜晚溫度甚至達到零下90攝氏度。
機智號無人機槳葉由纖薄的碳纖維制成,可以在火星的大氣提供足夠的升力。在機智號飛行過程中,旋翼每分鐘旋轉2400次。
火星新式探測方式的先行者
雖然火星的引力比地球小得多,但它的大氣層密度隻有地球的1%,所以這次試飛極具挑戰。NASA工程師們巧妙地裝備瞭4個1.2米長的旋翼槳葉,這種用碳纖維制造的槳葉旋轉速度要比地球上的快很多,槳葉也更輕薄。在火星上,旋翼要每分鐘旋轉2400次才能保障“機智號”的正常飛行,在地球上隻需要約280轉/分鐘。此前這一設計在噴氣推進實驗室(JPL)建造的模擬火星環境的真空室中得到瞭成功的測試,最大飛行距離300米,最高飛行高度5米。
海盜1號於1980年拍攝的火星西半球,水手號谷位於中央
海盜1號於1980年拍攝的火星西半球,水手大峽谷位於中央,長3769公裡、最深處7公裡,成一個復雜的峽谷系統。這些區域是火星車無法探測的,但是火星無人機可以近距離航拍。
相比火星軌道上的人造衛星以及在火星地表漫遊的火星車,無人機結合瞭二者的優勢,既可以進行空中航拍也可以近地觀察漫遊車無法進入的崎嶇峽谷,洞穴或隕石坑內。作為火星無人機的技術驗證先驅,機智號的成功將為後續火星探測方式帶來非常多的可能性,讓地球上的科學傢能夠前往如水手大峽谷,奧林帕斯山等著名火星崎嶇地貌進行近距離探測。(劉培祥)