机智号 机智号
航天器属性 航天器类型 无人无人机 制造方 喷气推进实验室 着陆质量 总质量: 1.8千克（4.0英磅） 电池: 273克（9.6盎司） 尺寸 机身: 14-厘米（5.5-英寸） 螺旋桨直径: 3.9-英尺（1.2-米） 高度: 80厘米（31英寸） 功率 350 瓦特
任务开始 发射日期 2020年7月30日
搭载仪器 JPL 的机智号标识
机智号 （英语：Ingenuity 小机灵 ”[1] [2] 火星 无人直升机。[3] [4] 火星2020 任务中用来进行飞行技术验证，它可以提供目前轨道卫星或地面探测车和着陆器无法提供的独特视角。为探测器或人类提供高清晰度图像和侦察，并使探测车能够进入难以到达的地形。[5]
机智号将在着陆后60-90天从毅力号 腹下分离。[6] [7] [8]
如果机智号首飞成功，将在30个火星日（约31个地球日）的窗口期内执行后续4次试飞任务。任务团队将通过“机智”号验证在火星大气层飞行所需要的技术，为筹备未来机器人或人类探索火星时携带的先进飞行器打下基础。这些直升机将能在未来的探测任务中担任辅助角色，例如：作为机器人侦察员，从上方勘测地形或作为独立科学飞行器来携带仪器。[9] [10]
在面向全美国K-12 年级学生开展征文及命名大赛后[11] 阿拉巴马州 诺斯波特市 十七岁女高中生云妮莎·鲁巴尼（Vaneeza Rupani）提名的“Ingenuity”[12] [13] [14]
机智号飞行参数[15]
螺旋桨转速
最高2400 rpm
叶片尖端速度
<0.7 马赫
飞行时长
飞行一次90秒
最大飞行距离
300米（980英尺）
无线电信号最远距离
1,000米（3,300英尺）
飞行最高海拔
5米（16英尺）
飞行最大速度
水平: 10米每秒（33英尺每秒） 垂直: 3米每秒（9.8英尺每秒）
电池功率
35～40瓦特·小时（130～140千焦耳）
从2014年到2019年，喷气推进实验室 的工程师们逐渐地证明有可能制造出一种重量轻、能够在火星稀薄大气中产生足够的升力，并能够在类似火星环境中生存的飞机，并在喷气推进实验室的模拟器上测试了越来越先进的型号。[9]
机智号设计初衷是为了验证无人直升机飞行技术，用于评估是否可以在火星或其他星球表面上安全飞行，并为探测车提供线路规划，从而为任务提供更多信息。[16] [17] [18]
火星无人直升机的设计目的是为探测车提供清晰的地表图像，其分辨率约为轨道卫星图像的十倍。这可以让探测车没有任何监控死角。这种技术可以使探测车每次安全行驶的距离提高三倍。[19]
机智号安装在毅力号火星车的腹下，并在着陆后60至90火星日（sol [20] [21]
机智号无人直升机含有4个特殊碳纤维制成的旋翼叶片，长度达1.2米（3.9英寸）。此外，机智号上还装备有电脑、导航传感器以及两台照相机（一台彩色照相机，一台黑白照相机）。[22] [23]
机智号的外壳内部是由二氧化碳 （
Co
2
{\displaystyle {\ce {Co2}}}
气凝胶 作为隔热层。[24]
机智号结构图
-1 螺旋桨能在火星稀薄大气中飞行
-2 太阳能电池提供电池充电的能量
-3 高分辨率照相机能够拍摄离探测车较远的照片
-4 照相机和其他传感器相互关联并通过计算来实现自主控制
-5 有弹性的着陆架通过相机和高度计来实现软着陆
-6 二氧化碳气体提供良好的隔温，能使电池在火星环境正常工作
-7 直升机在UHF波段与探测车通信
由于火星两极的磁场不一致，无法使用指南针进行导航，因此将通过相机跟踪估计速度，从而实现视觉导航。[25]
机智号的主要计算引擎使用高通骁龙 处理器，Linux 操作系统，以及美国国家航空航天局开源的F'飞行软件框架。[26] [27] 微控制器单元 （MCU）上，来实现自主飞行的功能。[28]
无人直升机与探测车的通信功能是通过使用低功耗的ZigBee 无线电链路通信协议和安装在探测车和无人直升机中的900MHzSiFlex02芯片组来实现的。该通信系统用于在最远1000米（3300英尺）的距离上以250kbit/s的速度传输数据。[28]
机智号的电池功率 为35～40瓦特·小时，其中1/3的电量用于飞行，其余2/3的电量用于仪器保温 。若排除仪器保温时的电量消耗，理论上光伏板 仅需一天就能充满电池。正是因为夜晚需要为仪器供热，机智号最佳起飞时间是当地的上午11点，否则将会出现电池电量耗尽无法提供仪器保温的风险。[24]
初步测试 [ 编辑 ] 2019年，在地球上模拟火星大气和重力条件下测试了机智号的初步设计。
在飞行试验中，用一个大真空室模拟出火星气压 ——由于火星的大气层密度仅地球大气的1%，极其稀薄，很难为直升机足够升力，在这种极低气压下起飞相当于一架直升机在地球大气层中飞行10万英尺（3万米）。为了模拟火星的重力场，用一条向上拉的线抵消了地球62％的引力。[29]
机智号无人机已于美国东部时间 2021年2月18日下午3时55分随着毅力号 降落在火星的耶泽罗撞击坑 上。
参考文献 [ 编辑 ]
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