火星上发生了第一次“空难”,这个“打不死的小强”飞进了航天史
更新于:2025-04-05 14:57:02

火星上发生了人类第一次“空难”,而且,是她自己飞起来摔下来的。

说的就是Ingenuity——NASA送上火星的“小直升机”,只有0.68公斤,是火星空域唯一合法飞行器。

原计划飞30天,飞五次。最后飞了三年,飞了72次,第72次摔毁。

她怎么上的火星?绑在毅力号底下,2021年2月18日,毅力号着陆,Ingenuity落地,这才是她的Sol 0——火星第零日。

拆开线缆,地球人第一次试图在另一个星球飞行。火星大气只有地球的1%。空气太稀薄了,升力几乎没有,要想飞起来,唯一办法就是疯狂转动桨叶——每分钟2400转,打个比方,相当于一根缝衣针在天上狂扇风。飞起来,靠的是设计极限。

更夸张的是,Ingenuity大部分零件不来自航天工业,而是我们熟悉的“地摊货”:主控芯片来自Galaxy S5,导航模块是Pixel 3的IMU,电池是电钻同款,摄像头是安卓级别的1300万像素。

NASA最初根本不看好。连项目科学家都明说:这是科学任务上的干扰物。

但飞起来了。

2021年4月19日,Ingenuity升空,飞行39秒,创造历史。人类首次在地球外星体起飞。

前五次飞行轻松完成,NASA决定转正。新任务是给毅力号探路——当侦察兵、拿照片、避地形、找化石,成了火星地表最灵活的“无人机编队”。

但问题是,火星飞行完全靠视觉导航,不能用GPS——火星只有7颗卫星,不足以定位。导航相机是唯一“眼睛”,每秒拍30张图,实时比对地面特征,计算位移,原理和光学鼠标差不多。

而图像识别算法的上限,直接决定了她的飞行极限。飞慢了还好说,飞快了就容易出错。

第六次飞行就是个大坑。导航系统错乱了。

因为一帧黑白图和一帧彩图同时进来,系统丢了黑白图,所有定位都错位一帧,导航开始错觉“我落后了”,然后强行加速,一路震荡,左右狂摆,20度倾斜,眼看要失控。最后靠机载应急机制自动降落,捡回一命。

但真正考验才刚开始。火星进入冬天。夜间零下85度,加热器靠电池过夜,一晚上消耗掉大半电量。尘暴来袭,太阳被挡,电量补不上,尘埃又卡住了关键舵机。NASA的应对方式也很“原始”:摇一摇,反复运动部件,震掉尘埃。

成功了。

但是,2022年5月3日,她突然失联。团队疯狂排查,最后判断:电量过低,彻底断电,连内部时钟都归零了。而她的唤醒机制只靠“定时”,没有接收到地球信号,就会一直沉睡。

他们重新计算了太阳照射恢复电量的时间,换了呼叫窗口。

果然,在11:45火星时间,Ingenuity醒来了。一切几乎都还活着。除了一个——倾角仪。这是飞行前判断姿态的核心仪器,关键到什么程度?你在跑道上歪个10度,起飞就可能撞山。

但她没法修。怎么办?

NASA想到个办法:用IMU代替倾角仪。IMU里有加速度计、陀螺仪,理论上也能判断姿态。而这个IMU,不是别的,就是Google Pixel 3手机里的。替换成功。

又飞了几十次,最高飞到24米,最快飞到10米每秒。她也遇到宇宙射线攻击,逻辑位反转,但从未因此失控。这一点,甚至改变了NASA的思维方式:商用芯片,并非不能上天。有时候,买一批便宜芯片挨个测试,反而比烧钱造军规品更稳。

然后是第71次飞行。Ingenuity需要飞越一片沙丘,到达Bright Angel地形点与毅力号汇合。起飞10秒,导航丢失,系统紧急降落。但还好,她没事。

于是第72次飞行排上:一个“上升—拍照—下降”的简单任务。但降落时又出现导航失效问题。她撞地了。毅力号过来拍到照片:桨叶断了,但其他结构还在。NASA分析发现,是进动力矩+桨叶预变形导致的断裂。

旋翼受到垂直冲击时,由于旋转存在滞后效应(陀螺进动),受力集中在桨叶靠近连接点处——正好是结构最薄弱的位置。

那是她的死穴。

不是系统崩溃,不是能量耗尽,而是硬结构撑不住。而她当时飞过的是沙丘,地表没有足够多的“视觉锚点”,相机无法对焦,导航错误加剧,斜冲着落地,触发桨叶断裂。

真坠机。

火星航空史上第一次飞行事故。也是第一次事故调查。NASA并没有让她“完全退休”。

现在,她成了一座临时气象站:拍照、测温,继续报数。

与此同时,下一代火星直升机“Chopper”已在设计中。六旋翼,自带轨道通讯模块,不再依赖毅力号,无需“吊车”降落,能自带火箭推进器空中脱离平台,自主降落。

目标很明确:火星机场、火星空域、火星航线、火星机群。而开启这场“火星航空革命”的,是那个被NASA看不起的小破风扇。

Ingenuity,最后一跳,摔断了自己。但她已经飞了72次,跑了两年半,经历沙尘暴、低温、卡顿、丢帧、系统自救、零件更换,还靠手机零件飞进了航天史。