美国宇航局进行了双行星飞机测试，在地球上进行了先进的旋翼测试，并在火星直升机上进行了破纪录的飞行。旋翼机技术的这项开创性工作增强了我们对不同大气条件下飞行的理解，标志着火星探索迈出了重要的一步。(未来火星无人机的艺术概念。)
历史上第一次，两颗行星成为测试未来飞机设计的基地。在这个世界上，一种可以用于下一代火星直升机的新型旋翼最近在美国宇航局位于南加州的喷气推进实验室(JPL)进行了测试，以接近超音速(0.95马赫)的速度旋转。与此同时，该机构的独创性火星直升机以实验飞行测试的名义在这颗红色星球上创造了新的高度和空速记录。
这段视频结合了美国宇航局“匠心”火星直升机第59次飞行的两个视角。左边的视频是由美国宇航局毅力号火星探测器上的Mastcam-Z拍摄的;右边的黑白视频是由匠心号的向下导航摄像头拍摄的。这次飞行发生在9月16日。来源:美国国家航空航天局/姓名/ ASU / mss
匠心:连接地球和火星
独创性公司的项目经理兼火星样本回收直升机经理Teddy Tzanetos说:“我们的下一代火星直升机测试确实是两全面性的。”“在地球上，当你测试新的飞机部件时，你有所有你希望的仪器和动手能力。在火星上，你拥有真正的外星环境，你永远无法在地球上真正重现。”这包括稀薄的大气层和比地球小得多的重力。
火星探测先进转子技术
在地球上测试的下一代碳纤维转子叶片比匠心的叶片长近4英寸(超过10厘米)，强度更大，设计也不同。美国国家航空航天局认为，这些叶片可以使更大、更有能力的火星直升机成为可能。挑战在于，当叶片尖端接近超音速时，引起振动的湍流可能很快就会失控。
模拟火星公司地球上的环境
为了在地球上找到一个足够大的空间来创造火星大气层，工程师们把目光投向了喷气推进实验室的25英尺宽，85英尺高(8米乘26米)的太空模拟器——一个勘测者号，旅行者号和卡西尼号第一次体验太空环境的地方。在9月份的三周时间里，一个团队监测了传感器、仪表和摄像机，观察叶片以越来越高的速度和更大的俯仰角进行一次又一次的运转。
9月15日，美国宇航局喷气推进实验室在25英尺的太空模拟器上测试了下一代火星直升机的双旋翼系统。碳纤维叶片比匠心火星直升机上使用的叶片更长、更坚固，在测试中达到了接近超音速的速度。来源:美国国家航空航天局/姓名
喷气推进实验室样品回收直升机副测试指挥Tyler Del Sesto表示:“我们将叶片旋转到每分钟3500转，比独创性叶片每分钟快750转。”“这些更高效的叶片现在已经不仅仅是一种假设。他们已经准备好飞翔了。”
大约在同一时间，在大约1亿英里(1.61亿公里)外，匠心号被命令尝试火星直升机团队从未想过他们会做的事情。
匠心的空前成就
“匠心”号最初计划飞行不超过5次。自两年半前首次飞行进入任务日志以来，该直升机已经飞行了66次，超过了计划的30天任务32次。每次“匠心”升空，它都会覆盖新的领域，提供以前的行星任务无法实现的视角。但最近，“创造力团队”将他们的太阳能旋翼机进行了一次前所未有的飞行。
美国宇航局“匠心”火星直升机的首席飞行员哈马瓦德·格里普(havard Grip)在每次飞行后都会将每次飞行的细节记录在任务日志中，即“行星和卫星的名义飞行员日志”。9号航班和10号航班的参赛作品可以在这里看到。来源:美国国家航空航天局/姓名
“匠心号”在喷气推进实验室的总工程师特拉维斯·布朗说:“在过去的9个月里，我们将最大空速和高度提高了一倍，提高了垂直和水平加速度，甚至学会了放慢着陆速度。”“包络扩展提供了宝贵的数据，可以被任务设计师用于未来的火星直升机。”
驾驭火星飞行的挑战
由于能量和马达温度的限制，独创性飞行器的飞行通常持续两到三分钟。虽然直升机在一次飞行中可以通过更快的飞行覆盖更多的地面，但飞行太快会混淆机载导航系统。该系统使用一个摄像头，当岩石和其他表面特征在其视野中移动时，它可以识别出来。如果这些功能转瞬即逝，系统就会迷失方向。
因此，为了获得更高的最大地面速度，团队会向“匠心”发出命令，让它在更高的高度飞行(每次飞行前都会向直升机发送指令)，这样可以让直升机在更长的时间内保持视野。61号航班在检查火星风模式时，创造了78.7英尺(24米)的新高度记录。“匠心”号在62次飞行中创下了每小时22.3英里(每秒10米)的速度记录，并为“毅力”号的科学团队寻找了一个位置。
该团队还在试验独创性的着陆速度。直升机被设计成以相对快的2.2英里/小时(1英里/小时)的速度接触地面，因此其机载传感器可以很容易地确认着陆，并在它弹回空中之前关闭旋翼。一架降落速度较慢的直升机可以设计出更轻的起落架。因此，在57号、58号和59号航班上，他们进行了试验，证明“匠心”直升机的着陆速度比最初设计的着陆速度慢25%。
独创性的未来计划
火星人查克·耶格尔的故事还没有结束。12月，太阳会合后，匠心号预计将进行两次高速飞行，在此期间，匠心号将执行一套特殊的俯仰和翻滚角度，以测量其性能。
布朗说:“这些数据将对微调旋翼飞机在火星上的行为的空气力学模型非常有用。”“在地球上，这种测试通常在前几次飞行中进行。但那不是我们要飞的地方。当你在离最近的修理厂那么远的地方工作时，你必须更加小心，因为你没有任何重来的机会。”
更多的一个布特的聪明才智
“匠心”最初是作为一项技术演示在火星上诞生的。它于2021年4月19日首次飞行，在10英尺(3米)的高空盘旋了30秒。几周内的四次飞行耗时499秒，直升机在地面上水平飞行了1171英尺(357米)。在证明了在火星上飞行是可能的之后，匠心号于2021年5月进入了操作演示阶段，以展示空中侦察如何有利于未来对火星和其他星球的探索。
匠心火星直升机是由喷气推进实验室建造的，喷气推进实验室也为NASA总部管理这个项目。它是由美国宇航局科学任务理事会支持的。位于加州硅谷的美国宇航局艾姆斯研究中心和位于弗吉尼亚州汉普顿的美国宇航局兰利研究中心在独创性的开发过程中提供了重要的飞行性能分析和技术援助。AeroVironment公司、高通公司和SolAero公司也提供了设计协助和主要车辆部件。洛克希德航天公司设计并制造了火星直升机交付系统。
在NASA总部，Dave Lavery是“匠心”火星直升机的项目主管。分享推特reddit电子邮件分享
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