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美国太平洋部时间4月19日周一凌晨3:30分，在毅力号成功登陆火星两个月后，第一架火星直升飞机，“机智号(Ingenuity)”成功张开机翼，在火星表面飞起！
实际上，这一消息已经是实际发生时间上近16小时的延迟。由于地球和火星的相对距离带来的数据发送及无线电传输的滞后，美国宇航局(NASA)直到近16小时后才能完全确认飞行是成功的。尽管只是重4磅像个玩具似的小家伙，而且整个首次飞行只历时十秒，但这是人类在地球之外的太阳系里，第一次放飞直升飞机！
跟在地球飞行不同之处在于，火星重力只有地球的三分之一，但是由于火星气体稀薄，不到地球大气的1%的浓度，这让机智号无人机相当于在地球十万英尺的高空飞行。这是一般喷气式飞机飞行高度的2倍，更是地球上的直升飞机从来不可能达到的高度和难度。为了克服这些障碍，NASA的工程师为其提供了碳纤维材料的超轻机体、体积压缩的零件和旋翼，能够产生足够的升力升空等设计。其精巧的旋翼桨叶旋转速度，是传统直升机的五倍。“机智号”的飞行控制核心平台正是普通手机中的高通骁龙801手机芯片。但功能比NASA先前在太空中使用的计算机微处理器强150倍。飞行控制系统使用的是开源Linux系统以及飞行软件框架“F Prime”。“机智号”的设计寿命仅为30天，每次飞行高度仅3至5米，飞行距离不超过300米，飞行时间3分钟之内。当“机智号”的旋翼转速达到2500转/每分钟，通过所有自检后，“机智号” 起飞。
起飞时，“机智号”以每秒1米的速度爬升，在离地面3米处盘旋10秒以上。在“机智号”飞行过程中，“毅力号”作为旁观者记录了飞行全程。在未来的一个月时间之内，NASA-JPL实验室还会进行四次试飞。总共飞行五次，就算大功告成。模拟飞行
一个多世纪前的1903年，莱特兄弟在美国北卡试飞了人类第一架飞机，“飞行一号”；而仅仅66年后，美国宇航员阿姆斯特的脚印就印在了月球！
NASA此次将来自“飞行者一号”的复刻材料嵌入“机智号”，以纪念人类首次在地球以外的行星实现“莱特时刻”。
非凡的成功！
2020年7月30日，从卡纳维拉尔角(Cape Canaveral)发射升空开始起，“机智号”就面临着一个又一个的挑战。◆挑战一：经受运载火箭升空的10多个重力加速度(G)的过载，安全升空。◆挑战三：保证在203天的历程中，各项子系统工作正常。◆挑战四：经历“恐怖的7分钟”，与“毅力号”一起降落在红色星球。（点击前文）◆挑战五：从“毅力号”的腹部安全地、不受损害地部署到地面。◆挑战六：度过极度寒冷的火星夜晚，保持温度，存活过第一个晚上。◆挑战七：通过太阳能电池板能自动充电唤醒，再次在夜晚存活。“机智号”的元件，并不是为高抗过载而设计的。所以安全升空本身就是第1个挑战。“机智号”的元件，也不是专门为深空的忽冷忽热的高度温差而设计的。所以一路飞到火星是第2个挑战。特别当太阳耀斑增大并射出高能带电粒子（即所谓的日冕喷发），而“机智号”的许多元件，并不是为应对这些宇宙射线高能粒子而专门设计的。（即不具有高度鲁棒性（Robustness））所以保证一路安全到达火星，是第3个、第4个的挑战。“机智号”的组成包括方形机身，再加上机身盒子外面的天线、太阳能电池板、着陆脚和两个长度为4英尺（1.2米）的旋翼等组件。因此“机智号”其实是个体积较大、非常复杂的、易受损害而且造型独特的设备。这个体积较大的设备，安装在相对平坦的“毅力号”的底部。而这个位置距火星表面仅有26英寸的离地间隙。扣除锁定释放机构体积，扣除“机智号”自身的体积，安全距离就只有4英寸的空间了。所以，这种“拼车”式的贮存方式，以及在火星表面将“机智号”安全地、不受损害地部署到地面，则是第5个挑战。火星的夜晚，温度可降至-130F（-90℃），比地球上最寒冷的南极测得的最低温度（-89.2℃）还要低。而且“机智号”并没有应用昂贵的黄金镀层和硅气凝胶层来保温，而只是应用相对简单的二氧化碳填充的隔温层。当“机智号”还被包围在保护壳里时，它可以连接到“毅力号”，由“毅力号”为其电池充电，并使用由“毅力号”的核电池供电的恒温器来保温。这将保护“机智号”的关键部件（比如电池）和敏感的电子设备在火星的夜晚极冷的温度下免受伤害。而在抛掉了保护罩并下降到地面后，“机智号”将不得不依靠自己的太阳能电池给自己充电，为机体内的电池和敏感的电子设备保温。
所以存活过第一个晚上并在火星表面存活下来，是一个里程碑式的挑战，也是第6个、第7个挑战。在“机智号”独立熬过火星夜晚后，并且第二天太阳能电池板正常工作充电并唤醒，NASA开始检查它的电池温度和充电性能是否符合预期。当一切没问题，接下来做的就是解锁旋翼，让原本同一方向锁定的旋翼解锁，复位到十字交叉的工作状态。然后开始测试所有电机和传感器，先是以每分钟50转的速度旋转以测试旋翼，然后以进入每分钟2500转的高速旋转测试。这正是第8个挑战。之前导致机智号推迟飞行的“看门狗”超时故障，就是发生在这一阶段。而今天，NASA-JPL团队突破了第9个挑战，成功试飞！其实毅力号上的传感器显示，今天“机智号”飞行区的风速在每小时13到45英里，几乎是在地球上进行飞行测试时经历的最大风速的两倍。但计算模拟表明，“机智号”的自动飞行控制系统可以安全地应对该情况。于是工程师们为“机智号”选择了火星时间的中午，一天内风速相对低的时刻，完成了首飞。接下来，离完成“大满贯”，反复飞行共计五次，只有一步之遥。我们翘首以待。在与“毅力号”相伴203天、飞越4.7亿公里、合体共处43个火星日之后，“机智号”终于来到了火星土地上。按计划，“机智号”将在31天内总共完成5次飞行试验；“毅力号”火星车也将离开“机智号”，独自开展探索活动。2021年3月30日，即火星飞行第39天，“机智号”从“毅力号”的腹部部署到地面。4月5日，即第45个火星日（或称太阳日），“毅力号”驶离足够的距离。4月7日（即任务执行的第47个火星日）将转子叶片解锁，使其能够自由旋转。4月9日，在进行的“机智号”旋翼高速旋转测试中，NASA的地面团队准备将飞控计算机由“预备飞行模式”改为“飞行模式”时，“看门狗”超时出错了，导致“机智号”的飞控命令序列过早关闭。
由此NASA推迟了机智号直升机在火星上的历史性首次飞行。NASA报告称，“机智号”火星直升机状态安全稳定，通过完整的遥感数据链与地面保持正常沟通。无线电信号最远距离：1,000米（3,300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）NASA未来的目标是制造更大的旋翼机，在外星天空飞行。下一代旋翼机的质量可能在5千克到15千克之间，可以携带0.5千克到1.5千克的载荷，可以直接与火星轨道的卫星通信。这意味着它可以摆脱火星车，直接在火星天空自由地翱翔。今天的成功，是人类实现火星飞行的第一步，也是决定性的零的突破。一个世纪，我们见证了科学的突飞猛进，也见证了人文的进步。这次为人类实现火星“莱特兄弟时刻”的“机智号”的主导设计者（项目总监），是一位53岁的亚裔女科学家，缅甸裔美国人幂幂昂(Mimi Aung)。昂的父母在美国留学攻读博士时相识，1968年，昂出生于伊利诺伊州，两岁半时和父母一起返回缅甸。她的母亲剌剌盛(Hla Hla Sein)，是缅甸的第一位女性数学博士。感慨一句，美国真是全球顶尖智力精英的收割机，肯尼亚最早期的一位哈佛毕业生，生了一个美国总统，就是奥巴马。这些都是种族无差异，环境有高低的活生生的证明。16岁时，她移居美国，后进入伊利诺伊大学香槟分校的电子工程系学习，并于1990年获得硕士学位。通过这段经历，同年，她加盟了NASA著名的JPL实验室，从事深空探索工作。成功从来没有容易之说，今天昂的名字如雷贯耳响彻全球太空科研圈，这背后是30年磨一剑，鲜为人知的科研人的默默坚守、毅力和付出。同时，也是又一位女性科学工作者取得的跨时代的突破，历史留名。让人想起拯救世界的mRNA疫苗背后，也是一位女科学家。致敬人类总是在往更加文明、科学、开拓的方向，生生不息地探索前行！参考资料：
1. 《一文看懂 美国“毅力号”与中国“天问一号”的区别》2.《周三“机智号”将试飞！人类在地球外的行星首度挑战“莱特时刻”》3.https://www.wsj.com/articles/nasas-ingenuity-helicopter-successfully-makes-historic-first-flight-on-mars-11618830461?mod=hp_lead_pos104.https://en.wikipedia.org/wiki/MiMi_Aung5.https://mars.nasa.gov/technology/helicopter/status/293/why-we-choose-to-try-our-first-helicopter-flight-on-monday/文章首发“陌上美国”微信公号和电报频道，版权由“陌上美国”所有，未经许可严禁转载其他平台。违者将追究法律责任。
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