在這顆紅色星球上的第六次飛行中,「聰明號」直升機經歷了一些小事故,但由於計劃和內建的故障保護裝置,它倖存下來並繼續飛行了一天。
這實際上是個好消息,因為它展示了車輛對錯誤的穩健性的多種方式,並為國內的工程師提供了修補錯誤的機會。
該活動於 2021 年 5 月 22 日舉行,即毅力號任務的第 91 個火星日。天空晴朗明亮,非常適合 Ingenuity 的任務:展示其拍攝航空立體影像的能力。
這架小型直升機將垂直上升到10米(33英尺)的高度,然後進行三腿水平飛行——西南方向150米,然後在拍攝圖像的同時轉向向南移動15米,然後轉向東北,再飛行50米,然後著陸,速度約為每秒4 米(8.9 英里/小時)。
但是,就在到達第一個 150 公尺賽段的終點時,Ingenuity 開始表現得很奇怪。
美國宇航局噴氣推進實驗室的“聰明號”飛行員哈瓦德·格里普寫道:“聰明號開始調整速度並以振盪模式來回傾斜。”在一篇部落格文章中。
「這種行為在整個飛行過程中持續存在。在安全著陸之前,機載感測器表明旋翼飛機遇到了超過 20 度的橫滾和俯仰偏移、較大的控制輸入以及功耗峰值。”
繼續飛翔吧🚁#火星直升機完成了第6次飛行。儘管由於影像處理問題出現了意外的運動,Ingenuity 仍艱難地完成了 215 米旅程的最後約 65 米,安全著陸並準備再次飛行。首席飛行員解釋道https://t.co/533hn7qixk pic.twitter.com/IHkkjXaHDd
— NASA 噴射推進實驗室 (@NASAJPL)2021 年 5 月 27 日
Ingenuity 團隊發現,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,不斷追蹤 Ingenuity 的位置、速度和姿態(三維空間中的方向)。
為了支持這一點,它還有「眼睛」——一個導航攝像頭,能夠以每秒 30 張圖像的速度不斷拍攝下方地面的圖像。
導航系統查看影像的時間戳記以了解其拍攝時間,並使用此資訊根據相機所看到的內容進行比較應該當時已經看到了。如果這不能疊加,直升機就會調整其位置、速度和姿態。
這就是六號航班出問題的地方。影像傳輸管道中的故障導致導航攝影機影像中的一張(僅一張)在到達導航系統之前遺失。這意味著每個後續影像的時間戳記都不準確。
因此,「獨創號」的導航系統接收到的有關周圍環境的資訊有點偏差,導致直升機想要糾正實際上並不存在的錯誤。這導致飛行不穩定,但「獨創號」仍然能夠完美著陸,距離計劃位置不到 5 公尺。
部分原因是直升機的工程師決定讓「獨創號」忽略高度一公尺以下的導航攝影機影像,因為這些影像可能會被接近地面的灰塵遮擋,從而使導航系統感到困惑。這確保了順利起飛和降落,但這也意味著「匠心號」可以在這個關鍵時刻停止搖擺。
Ingenuity 也被設計為具有“穩定性裕度”,其中它可以容忍較大的錯誤 - 包括圖像時間戳中的錯誤 - 而不會變得不穩定。
「從更大的角度來看,六號航班以獨創號安全著陸而結束,因為許多子系統- 旋翼系統、執行器和電力系統- 響應了保持直升機飛行的不斷增長的需求。從非常現實的意義上來說,獨創性解決了這種情況,雖然這次飛行發現了一個現在必須解決的計時漏洞,但它也從多個方面證實了系統的穩健性,”握力寫道。
「雖然我們並沒有刻意計劃如此緊張的飛行,但美國宇航局現在擁有探測直升機性能範圍外的飛行數據。這些數據將在未來進行仔細分析,擴大我們關於直升機飛行的知識庫火星」。
真是太酷了。