n機智號火星直升機在第六次飛行中遭遇意外，所幸安全降落
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在這顆紅色星球上的第六次飛行中，“機智”號直升機遭遇了一點小事故，但多虧了完善的計劃和內(nèi)置的故障保護裝置，它完成了飛行，幸存了下來。
這實際上也是個好消息，因為它也展示了直升機在多個方面對故障的容錯能力，同時也給了工程師一個修復(fù)錯誤的機會。
這一事件發(fā)生在2021年5月22日，也就是“毅力”號火星任務(wù)的第91天。天空清澈明亮，非常適合“機智”號的任務(wù)：展示它拍攝空中立體圖像的能力。
“機智”號直升機垂直提升到一個高度10米（33英尺），然后向西南水平飛行150米，這時它會旋轉(zhuǎn)并向南移動15米，同時拍攝圖像， 然后轉(zhuǎn)身向東北飛行，再飛行50米，最后再著陸，飛行速度約為每秒4米（8.9英里/小時）。
但是，就在它到達第一個150米的末端時，“機智”號開始表現(xiàn)得非常奇怪。
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“機智”號開始調(diào)整它的速度，并以一種振蕩的模式來回傾斜。這種行為持續(xù)了整個飛行過程。在安全著陸之前，機載傳感器顯示，直升機遇到了超過20度的橫搖和俯仰偏移，大量的控制輸入，以及功耗的峰值。
“機智”號團隊發(fā)現(xiàn)，這個問題與直升機的導(dǎo)航方式有關(guān)。它的主要導(dǎo)航系統(tǒng)，機載慣性測量單元，它不斷跟蹤“機智”號的位置、速度和姿態(tài)（在三維空間的方向）。為了支持這一點，它還配備了“眼睛” —— 一個導(dǎo)航攝像頭，以每秒30張圖片的速度不斷拍攝下方的地面。
導(dǎo)航系統(tǒng)會查看圖像的時間戳以了解其拍攝時間，并使用這些信息來比較相機在當(dāng)時應(yīng)該看到的東西。如果不一致，直升機就會調(diào)整自己的位置、速度和姿態(tài)。
這就是第六次飛行出錯的地方。圖像傳輸管道的一個小故障，導(dǎo)致導(dǎo)航攝像頭的一個圖像在到達導(dǎo)航系統(tǒng)之前丟失。這意味著每個后續(xù)圖像都有一個不準(zhǔn)確的時間戳。
因此，導(dǎo)航系統(tǒng)接收到的有關(guān)周圍環(huán)境的信息有非常輕微的偏差，導(dǎo)致直升機想要糾正實際上并不存在的錯誤。這導(dǎo)致了飛行的不穩(wěn)定，但“機智”號仍然能夠完美著陸，落在距離計劃地點5米的范圍內(nèi)。
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這在一定程度上是因為直升機的工程師決定讓“機智”號忽略海拔一米以下的導(dǎo)航攝像頭圖像，因為它們可能會被靠近地面的灰塵遮擋，從而擾亂導(dǎo)航系統(tǒng)。這確保了平穩(wěn)的起飛和降落，但這也意味著“機智”號可以在這個關(guān)鍵時刻停止振蕩。
同時，它還設(shè)計了一個“穩(wěn)定裕度”，可以容忍較大的錯誤（包括圖像時間戳的錯誤）而不會變得不穩(wěn)定。
為此，NASA的控制團隊表示：從更大的角度來看，第六次飛行最終以巧妙的方式安全降落在地面，是因為一系列子系統(tǒng)（旋翼系統(tǒng)、執(zhí)行器和動力系統(tǒng)）對不斷增加的保持直升機飛行的要求做出了回應(yīng)。在非常真實的意義上，巧妙地克服了這種情況，雖然這次飛行發(fā)現(xiàn)了一個現(xiàn)在必須解決的定時漏洞，但它也從多個方面證實了系統(tǒng)的健壯性。雖然，我們不是故意計劃這么緊張的飛行，但NASA現(xiàn)在擁有了探測直升機性能包絡(luò)外部的飛行數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)將在未來得到仔細分析，擴大我們關(guān)于在火星上飛行直升機的知識儲備。
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