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第6次飞行任务 NASA的火星无人机一度故障

在红色星球上的第6次飞行中，火星车配载的Ingenuity直升机经历了意外。但是，由于内置的故障安全装置，它幸存下来，又飞了一天。

这实际上是个好消息，因为它展示了飞行器应对意外的冗余系统的可靠性——同时也让地球上的工程师有机会查缺补漏。

事故发生在2021年5月22日--毅力号的第91个火星日。天空晴朗而明亮，非常适合Ingenuity的任务：空中拍摄立体图像的能力。

小直升机垂直上升到10米的高度，然后向西南方飞150米，在这一节点上，它转向又朝南移动15米，同时拍摄图像，然后转向东北方向，再飞行50米，最后降落。平均速度大约为4米每秒。

但是，就在它到达150米行程的预定终点时，Ingenuity开始表现得非常奇怪。

"Ingenuity开始调整其速度，并以振荡的方式来回倾斜。"NASA喷气推进实验室的Ingenuity飞行员Håvard Grip在一篇博客文章中写道。

"飞行器在之后的飞行过程里，持续这一姿势。在安全着陆之前，机载传感器显示，旋翼机遇到了超过20度的滚动和俯仰偏移，有大的控制输入，功率消耗达到峰值。"

Ingenuity团队发现，这个问题与直升机的导航方式有关。它的主要导航系统，即机载惯性测量单元，不断跟踪Ingenuity的位置、速度和姿态(在三维空间的方向)。

为了支持这一点，它还有一双 "眼睛"——一个导航相机，以每秒30张图像的速度不断拍摄下面的地面图像。

导航系统查看图像的时间戳，知道它是什么时候拍摄的，并利用这一信息，根据它当时应该看到的东西来比较摄像机看到的东西。如果这些信息不一致，直升机会对其位置、速度和姿态进行调整。

这就是出错的地方。图像传输管道中的一个故障导致一幅——只有一幅——导航图像在送达导航系统之前就被删除了。这意味着随后的每张图像都有一个不准确的时间戳。

因此，Ingenuity公司的导航系统接收到的关于其周围环境的信息是有一点偏差的，导致直升机想要纠正实际上不存在的错误。这导致了摇摆不定的飞行姿态，但Ingenuity仍能够完美降落，落在计划地点的5米范围内。

这部分是因为直升机的工程师在设计时决定让Ingenuity忽略高度低于一米的导航图像，因为它们可能被靠近地面的灰尘遮挡，使导航系统混乱。这确保了平稳的起飞和降落——这也意味着Ingenuity在关键时刻就停止摆动。

Ingenuity还被设计为有一个 "稳定余量"，在这个余量中，它可以容忍大的误差——包括图像时间戳的误差——而不会变得不稳定。

"从大处着眼，第6次飞行以Ingenuity安全着陆而告终，因为一些子系统——旋翼系统、执行器和动力系统——对临时需求作出了反应，以保持直升机安全。”Grip写道，"从非常现实的意义上讲，Ingenuity通过了考验，虽然这次飞行发现了一个现在必须解决的漏洞，但它也从多个方面证实了系统的坚固性。

这真是太酷了。

https://www.sciencealert.com/ingenuity-just-survived-an-in-flight-anomaly-on-mars

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