2021 年4 月19 日這天，美國國家航空航天局（NASA）再次創造了歷史——在寒冷陌生的火星上，一架來自地球的直升機順利起飛！北京時間2021 年4 月19 日18:15 左右，NASA 直播開啟，首架火星無人機“機智號”（Ingenuity）首次飛行的數據傳回地球並公佈。

NASA 官方直播一開始，畫面中便是任務控制中心人員等待數據的場景：

在等待數據的間隙，NASA 通過一段視頻回顧工程團隊幾年來的努力，並致敬了萊特兄弟。在NASA 眼中，此次火星試飛直升機的意義不亞於當年萊特兄弟的首次試飛。

項目經理Mimi Aung 在直播中介紹，現階段團隊有這樣3 項目標：

• 在地球上驗證直升機火星起飛的可能性；
• 真正實現在火星起飛；
• 確認試飛成功，根據相關數據進一步規劃未來的工作。

因此她表示，今天團隊所獲取的數據相當關鍵。

終於在幾十分鐘後，機智號數據傳來，工程團隊確認首飛成功！

這是機智號上的導航相機拍到的在火星表面的影子：

這是毅力號探測器拍到的在火星起飛的機智號：

團隊成員興奮地表示：

It’s real! It’s real! It’s so amazing! （這是真的，太棒了！）

NASA 首架火星無人機如何飛？

2020 年7 月30 日，美國佛羅里達州卡納維拉爾角空軍基地41 號發射場，搭載著毅力號火星車（Perseverance Rover）的宇宙神5 號火箭發射升空。

在經歷了近7 個月的長途旅行之後，毅力號探測器終於在北京時間2021 年2 月19 日凌晨順利登陸，到達位於火星北緯18 度、西經77 度區域的傑澤羅隕石坑（Jezero Crater）。

毅力號探測器被稱為是“可移動的實驗室”，在它的諸多載荷中，最受關注的或許就是機智號了。

附著在毅力號探測器下方的機智號，原本被一個防護罩保護著。3 月21 日，即探測器登陸火星的第30 個火星日（一個火星日約為地球上的24 小時39 分35 秒），機智號的防護罩被拋棄，機身顯露出來，總算在火星上首次亮相。

【毅力號底部的防護罩和機智號】

實際上，拋棄防護罩僅僅是機智號正式啟動試飛環節的第一步，隨後還經歷了這樣幾步：

• 機械手釋放機智號，兩隻著陸腳展開；
• 通過馬達旋轉，機智號進入垂直鎖定狀態，另外兩隻著陸腳展開；
• 機智號保持被懸掛在毅力號下方的狀態，同時開始通過太陽能板的6 塊鋰電池給自己充滿電；
• 選好一塊10 米乘10 米的、較為平坦開闊且無障礙物的“停機坪”，將位置擺正在“停機坪”正中央。

值得一提的是，上述幾步看似簡單，實則會持續好幾個火星日，原因就在於機智號每做一個動作都會被拍下、傳輸給地面，經工作人員確認後才能進行下一步，而火星和地球相距遙遠，存在通信延時。

在火星上試飛究竟難在哪裡，機智號機械工程師Taryn Bailey 表示：

由於火星大氣密度不足地球的1%，相比在地球上控制一架無人機起飛，在火星上實現起飛相當困難。

幸運的是，機智號順利完成了任務：直升至火星表面上方3 米左右高度，並在適當位置懸停30 秒鐘再旋轉，隨後緩慢降落。

具體而言，螺旋槳轉速在12 秒內從0 達到了2500 轉/分鐘，僅用6 秒飛行高度就超過了3 米。

NASA 首架火星無人機強在哪？

早在1903 年12 月17 日，萊特兄弟首次試飛了一架完全受控、依靠自身動力、機身比空氣重、持續滯空不落地的飛機，也就是世界第一架飛機“飛行者一號” 。

此次工程團隊也對“飛行者一號”做了致敬——機智號攜帶了一塊郵票大小的來自“飛行者一號”的布料。

自然，這架耗資8500 萬美元的無人機，不是只會“賣情懷”。

雷鋒網(公眾號：雷鋒網)此前曾報導，機智號重1.8 公斤、高0.5 米、螺旋槳直徑1.2 米，由兩個反向旋轉的螺旋槳提供升力，功率350 瓦。

值得關注的是，正因為火星大氣密度不足地球的1%，工程團隊才盡可能將機智號做得足夠輕巧，比如直徑1.2 米的螺旋槳（其轉速能夠達到2277 轉/分鐘以上，保證機智號平穩實現任務）是由輕質碳纖維泡沫材料打造而成。

正所謂“麻雀雖小五臟俱全”，機智號所配備的設備很是齊全：

• 充電方面，通過頂部的太陽能板實現，充電一天大概可飛行90 秒。
• 導航方面，通過相機跟踪估計速度實現視覺導航。
• 配備高通驍龍 801 處理器、高通飛行控制面板以及Linux 飛行控制系統。
• 此外也有慣導、激光測高計、傾斜計、加速度計、陀螺儀等設備。

另外，其設計規格符合航天器標準，可承受火箭發射過程中產生的重力和振動，同時還配備了抗輻射系統，在嚴寒的火星環境中也可正常運行。

當然，即便NASA 為了這架小小的無人機投資了約8500 萬美元，它本質上還是一款技術展示設備。

此前NASA 曾介紹：

機智號將在火星車著陸後的60-90 個火星日後進行為期30 天的飛行穩定性測試，預計最多飛行5 次，每天飛行不超過3 分鐘，每次航程最遠300 米，最大高度5 米。

也就是說，接下來機智號按計劃還將進行最多4 次試飛。接下來其試飛難度、複雜程度也會逐步提升，比如嘗試更高的飛行高度、最終飛到別處等等，團隊接下來幾天也將陸續公佈關於首次試飛的更多數據。

不難看出，深空探測絕非易事。

可以說，機智號為行星探測直升機的研發邁出了重要的第一步，機智號項目經理Mimi Aung 表示：

這是發生在另一個星球上的“萊特兄弟時刻”。

未來，無人機與軌道飛行器直接通信或將成為可能，而2021 年4 月19 日的首飛，則是一個偉大的開端。