尘埃威胁火星直升机的未来 Ingenuity

火星直升机 Ingenuity 本周面临挑战,因为它与漫游者合作伙伴 Perseverance 失去了通信,这标志着它在一年多的运营中第一次错过了通信登记。对于勇敢的小直升机来说幸运的是,现在已经重新建立了通信。然而,它面临着与不断侵入的火星尘埃的艰苦战斗。

根据美国宇航局分享的最新消息,5 月 3 日星期二发生的通信下降是由于火星大气中的尘埃造成的。随着火星季节的变化,大气中的尘埃量正在增加。而且这些灰尘会遮盖太阳能电池板,就像 Ingenuity 上的太阳能电池板一样,降低了它们的效率。

NASA 的火星恒心漫游车使用其 Left Mastcam-Z 相机拍摄了这张照片。 Mastcam-Z 是位于火星车桅杆高处的一对摄像机。
NASA 的火星恒心漫游车使用其 Left Mastcam-Z 相机拍摄了这张照片。 Mastcam-Z 是一对位于火星车桅杆高处的摄像头。 NASA/JPL-Caltech/ASU

由于尘土飞扬的太阳能电池板,Ingenuity 更难为电池充电——这架直升机在沙尘暴掠过它正在探索的 Jezero 陨石坑时遇到过这个问题,它必须抖掉灰尘才能继续飞行操作。在这种情况下,灰尘使电池无法充电,以至于直升机控制系统的一部分现场可编程门阵列 (FPGA) 关闭。

“当电池组的充电状态降至下限以下时,直升机的现场可编程门阵列 (FPGA) 就会断电,”NASA 的 David Agle 在更新中解释道。 “FPGA 管理 Ingenuity 的运行状态,根据需要打开和关闭其他航空电子元件,以最大限度地节约能源。它还操作加热器,使直升机能够在寒冷的火星夜晚生存,保持精确的航天器时间,并控制直升机计划何时醒来以与 Perseverance 进行通信会话。”

直升机设计用于在白天和夜间循环中根据需要打开和关闭组件。但是当 FPGA 意外关闭时,它重置了 Ingenuity 的板载时钟。然后,当太阳升起,阳光再次开始为电池充电时,直升机的时间与漫游者不同步。这意味着 Ingenuity 联系 Perseverance 的尝试是在错误的时间,因此它错过了签到。

Perseverance 一直在听 Ingenuity 的登机信号,它于 5 月 5 日火星当地时间上午 11:45 到达。 Ingenuity 能够建立无线电链路并传达它稳定、温度合适、电池正在充电且容量高达 41% 的信息。

这都是好消息,但灰尘引起的问题一直存在。直升机将继续难以为电池充电以度过寒冷的火星之夜。这个问题并不令人意外,因为 Ingenuity 最初仅设计用于五次飞行,但迄今为止已经完成了惊人的 24 次飞行。随着任务长度的增加,团队知道天气的季节性变化会带来更大的挑战。

“我们一直都知道,火星冬季和沙尘暴季节会给 Ingenuity 带来新的挑战,特别是更冷的溶胶、大气尘埃的增加以及更频繁的沙尘暴,”NASA 喷气推进实验室的 Ingenuity 团队负责人 Teddy Tzanetos 说。 “超出我们最初的 30 sol 任务的每一次飞行和每一英里的飞行距离都将宇宙飞船推到了火星上的每一个 sol 的极限。”

为了让 Ingenuity 尽可能长时间地运行,该团队已向直升机发送了新命令,以降低其打开加热器的温度。由于加热器消耗大量电力,这可以节省电池使用量,但它确实会使直升机的硬件暴露在寒冷的温度下,这是有风险的。但是,如果硬件可以像这样持续几个晚上,电池可能会充电到足以让直升机再次飞行。

“我们的首要任务是在接下来的几个 sol 中保持与 Ingenuity 的沟通,但即便如此,我们也知道未来将面临重大挑战,”Tzanetos 说。 “我为我们团队去年的表现感到无比自豪,更不用说我们的飞机在火星上取得的令人难以置信的成就了。我们希望能够积累电池电量,以便恢复正常运行并在未来几周继续我们的使命。”


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