4月14日消息，當地時間周二，美國宇航局(NASA)宣布，「機智號」直升機在火星上的首次飛行被第二次推遲，原因是需要重新安裝其飛行控制軟體以修復此前出現的計算機軟體故障。
機智號的火星首飛原定於4月11日進行，但NASA在此前的測試中發現飛機旋翼存在問題，為此試飛被推遲到14日。NASA周二宣布，在對問題進行分析後，決定將首飛時間再次推遲。
該機構發推文稱：「機智號目前狀態良好，其電力和通信等重要系統都運行正常，但它需要更新飛行軟體。雖然軟體的開發很簡單，但驗證和安裝需要時間。我們將在下周確定新的飛行日期。」
NASA官員表示：「我們相信任務團隊有能力克服這一挑戰，為機智號在另一個星球上進行歷史性的首次受控動力飛行做好准備。」
機智號於2020年7月30日搭載毅力號火星車從地球發射升空，今年2月成功抵達火星軌道。此後，這架直升機隨同火星車降落在火星表面，展開太陽能電池板為自己供電，並為11日的首次試飛做准備。然而，在旋翼測試過程中，機載計算機發生了故障。
故障發生在直升機試圖從「飛行前模式」切換到「飛行模式」時。NASA表示，有必要進行軟體更新來解決這個問題。該機構現在必須開發、測試新軟體，並將其上傳到飛行控制器上。然後，任務團隊必須重新啟動機智號，以繼續按照原定計劃測試。
軟體故障推遲了機智號的首次短暫試飛。NASA計劃是讓這架直升機升空3米左右，盤旋大約30秒鍾，然後安全降落在適當的位置。對於地球上的無人機來說，這是非常容易完成的任務，但在距離地球超過1.6億公里的紅色星球上，這將是一項具有挑戰性的壯舉。
火星大氣層比地球的稀薄約100倍，這使得飛行器的起飛和飛行變得更加困難。為了解決這個問題，機智號的旋翼轉速需要達到每分鍾2500轉，這比地球上的載客直升機快得多。此外，由於火星距離地球太遠，信號延遲時間過長，通過地球遙控測試顯然不現實。為此，整個測試過程必須能夠自動進行。
NASA希望機智號在30天內進行五次空中演示，而且每次都要比前一次更具挑戰性。第一步是證明機智號可以飛行，最終是測試它能飛多遠。機智號的目標是增加NASA探索其他行星的方式。
NASA機智號火星直升機項目主管戴夫·拉弗里(Dave Lavery)說：「當我們探索火星表面時，我們可能會發現，對於火星車來說，地形太危險、距離太遠或范圍太大，無法有效或高效地完成這項工作，機智號或許可以彌補這些缺陷。」
一旦確定新的試飛日期，NASA計劃提前將機智號的飛行計劃傳送到火星，等待直升機重啟並執行預定任務，並發回有關其性能的信息。（小小）
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47222美元1克的機智號直升機，起飛等於成功，在火星飛行有多難？
史上最貴的小飛機
為了配合「火星2020」探索任務，美國航天局的噴氣推進實驗室打造了一架無人直升機，它只有1.8公斤重，卻總共花掉了8500萬美元，相當於每克重量耗資47222美元！考慮到國際金價是61.66美元/克，這架名叫「機智號」的小飛機每克價格達到黃金的766倍，說它是「史上最貴」應該不會有人反對吧。
火星直升機機智號
如此昂貴的小飛機，它肩負著什麼樣的科學使命呢？NASA對它的期待很簡單，三個字：飛起來。
任務是如此地簡單，「機智號」上沒有攜帶任何的科學設備，只裝了兩個攝像頭和一個低帶寬的無線傳輸設備，負責在1公里以內把飛行過程的照片傳給火星車。當然了，由於火星距離地球太遠，電磁波一來一回至少需要十幾分鍾，從地面遙控無人機飛行不太現實，因此「機智號」會按照地面設定的程序，再根據傳感器的數據「自主」飛行。
飛行模擬動畫
有朋友說，NASA傻呀！不就是飛起來麼，用大疆分分鍾搞定，1萬塊錢不到的事。你別說，用大疆還真未必行，因為火星跟地球的環境完全不一樣。
在火星想飛起來有難度
火星半徑大約是地球的一半，平均密度也小於地球，所以火星表面的重力很低，一個體重100斤的漂亮姑娘要是去到火星稱重，她大約只有38斤。也就是說，地面上1.8公斤的「機智號」，在火星表面只需要0.68公斤的推力（差不多是電風扇三檔風）就能飛起來。是不是很容易？
在火星啟動測試成功
但是且慢！你可能不知道火星大氣極度稀薄，表面大氣壓力只有地球海平面的0.6%，電風扇開三檔好比你打了個哈欠。火星空氣差不多相當於地球34公里高度的空氣密度，在地球上只有一架飛機能飛到這麼高，1977年前蘇聯的米格-25曾短暫地沖上37650米高度，排名第二的美國「黑鳥」升限是26600米。34公里已經接近真空了，直升飛機那是想都別想。
米格-25與「黑鳥」
這麼看起來，「機智號」想在火星上飛起來還真是不容易。
別看火星直升機身板兒小，總重量只有1.8公斤，但噴氣推進實驗室卻給它配了兩對「巨大」的碳纖維螺旋槳，旋轉起來直徑達到1.2米；為了能飛起來，螺旋槳的轉速要達到2400轉/分鍾，翼梢速度接近0.7馬赫。你可能會說，2400轉不快呀，但相對於這麼大的螺旋槳和如此輕的重量，要做到精準可控，還是有點難的。
機智號
「機智號」採用了共軸雙槳的推進方式，也就是說它的兩副螺旋槳是上下重疊，下邊的螺旋槳順時針旋轉，上邊的逆時針轉動，跟我們平常見到的大多數直升飛機不同。這又是為什麼呢？
說到底，NASA還是希望它能獲得更大升力。
我們常見的直升飛機大多頂著個主旋翼，在尾巴上還豎著裝一個尾槳。主旋翼在旋轉的時候會推動空氣，空氣的反作用力在旋翼上產生一個反向扭矩，旋翼逆時針旋轉時，機身就會順時針轉動，這是很危險的，會造成飛機失控。我們在直升機的尾巴上也安裝一個螺旋槳，讓它向左吹風，通過推力來補償機身的扭矩，就能達到控制方向的效果。
直升機力學簡圖
大多數直升飛機都採用這種方式，是因為它結構很簡單，不需要太過復雜的機械構件，可靠性也更高。但它的機械效率比較低，因為大量的能量被用來抵消扭力而不是用來產生升力。
1754年，俄羅斯科學家發明了同軸雙槳直升機，它將一對反向旋轉的螺旋槳裝在同一個軸上，當兩個螺旋槳的轉速相同時，它們產生的扭矩會相互抵消，因此機身可以保持方向，不需要尾槳來糾偏。
共軸雙槳直升機不需要尾槳糾偏
同軸雙槳直升機的好處顯而易見，它顯著提升了螺旋槳的升力，輸出功率穩定、飛行過程中葉片振動小、同時降低了後退葉片失速現象。它的不足之處就是旋轉部件的結構復雜，並且由於葉片間氣流擾動的關系，兩對槳葉相加的推力只比一對槳葉多15%，不是我們想像的1+1=2的關系。
機智號啟動模擬動畫
「機智號」配備了一組2Ah的索尼鋰電池，只能供小飛機飛最多90秒和大約50米距離，完了它必須停下來利用太陽能充電。火星表面光照弱，充電時間可能會很長。
NASA在太空探索上面花錢向來都是不眨眼，一輛「毅力號」火星車耗資27.25億美元，花8500萬做一架小飛機——盡管它的任務只是飛起來拍個短視頻，那也在情理之中，畢竟這是在火星上的第一次飛行。
可能下次咱們天問二號訪問火星也會帶架飛機上去，當然，價錢肯定不會這麼貴，像「機智號」這樣的，85萬美元一架恐怕都有人罵「敗家」吧！
誰知道呢？
來源：cnBeta
