儘管NASA的Ingenuity火星直升機的運行超出預期，證明了該直升機在火星上的動力控制飛行是可能的，並且在各地取得了令人難以置信的成功，但即將到來的火星冬季帶來了額外的挑戰。每個太陽日（sol）都可能是Ingenuity 的最後一天。

在火星上的冬季，由於到達Ingenuity火星直升機太陽能陣列的日光較少，它在保持電池充電方面可能會有不足。據信，它在夜間已經遭受了電池斷電的困擾，低電壓導致電子設備復位。還有可能是加熱器沒有足夠的電力將電子設備保持在其安全溫度範圍內。每晚的這種冷循環可能會導致電子裝置失效。

正如最近的一篇文章所詳述的那樣，在NASA Ingenuity團隊長達一年的延長任務中，他們第一次在5 月3 日（Sol 427）和5 月4 日（Sol 428）的下行鏈路中失去了與Ingenuity 的通信。經過一周的異常調查、兩個太陽日專門用於數據收集，以及“毅力號”和Ingenuity 運營團隊的努力，團隊很高興地報告他們已經與Ingenuity 重新建立了可靠的通信。根據所有可用的遙測數據，直升機看起來很健康，團隊已經恢復了修改後的操作形式。假設冬季重新調試活動名義上完成，Ingenuity 的第29 次飛行可能會在接下來的幾個太陽日內進行。

Ingenuity的遙測證實，通信丟失是由於進入夜間的電池充電狀態(SOC) 不足，導致Ingenuity團隊的任務時鐘重置。這種每日SOC 赤字可能會在火星冬季（直到9 月/10 月）持續。

像這樣的挑戰是意料之中的：在原計劃的五次飛行之外，經過數百次飛行和數十次飛行，這架太陽能直升機處於未知領域。團隊現在的運營遠遠超出了他們最初的設計限制。從歷史上看，火星對航天器（尤其是太陽能航天器）非常具有挑戰性。每個太陽日都可能是Ingenuity 的最後一天。

以下是Ingenuity團隊過去兩週異常調查的摘要，他們提升的冬季風險態勢，以及Ingenuity 在冬季及以後的可能路徑。

Sol 427 和428 通信丟失

在火星晚秋/初冬，Ingenuity團隊已經達到了Ingenuity 無法再支持名義運行的能源需求的地步。從Sol 426 晚開始，Ingenuity團隊認為該直升機開始經歷夜間電池斷電（電池電壓下降），這會重置電子設備。由於可用太陽能的季節性減少、空氣中塵埃密度的增加以及溫度的下降，使電子設備在夜間保持供電和溫暖的能源需求已經超過了Ingenuity 的可用能源預算。

下面是傑澤羅隕石坑的環境條件圖。黑線是火星年空氣塵埃密度（稱為“tau”）的氣候模型，綠色虛線顯示了預期的每日日照量（到達太陽能電池板的太陽光線量）。現在正處於tau 峰值的火星年，加上日照下降。此圖中未顯示每日平均溫度降低的額外趨勢，這也增加了Ingenuity 的能源需求。Ingenuity團隊預計將在這個具有挑戰性的冬季能源模式中保持到Sol 600 左右。

在冬天，Ingenuity團隊每天晚上都希望電池SOC 會降到足夠低的位置：

• 1.冷循環組件：Ingenuity團隊的加熱器恆溫器不能再將電池（和周圍的電子設備）保持在其編程設定點（例如零下25° C）。因此，他們預計Ingenuity 的電子設備夜間環境溫度將達到大約零下80 °C。影響1：這種冷循環每晚都會給我們的電子元件帶來終生風險。
• 2.清除任務時鐘：電池不再支持Ingenuity的電壓調節器和任務時鐘。這種夜間停電會重置（或清除）任務時鐘。影響2：每天早上，當Ingenuity 預熱、為耗盡的電池充電並嘗試打開其計算機時，它會根據與“毅力號”不同步的錯誤警報計劃啟動。

當“毅力號”在Sol 427 和428 上午嘗試與Ingenuity 通信時，Ingenuity 沒有回應，因為它在錯誤的時間“醒來”。該團隊的反應是通過將全Sol搜索活動與“毅力號”上的直升機基站(HBS) 進行上行連接，以嘗試在Ingenuity 的一個錯位警報窗口期間與Ingenuity 進行通信，該活動成功了。

從Sol 429 和之後的每個sol（除了Sols 444 和445，它們不包含直升機活動），團隊每天都與Ingenuity 保持聯繫，在他們認為最有可能發生的時候使用類似的早晨搜索活動Ingenuity 將被充分充電以嘗試啟動其電子設備。這些早晨的搜索活動會在每個sol 期間重新編程直升機的任務時鐘，在該sol 期間，這使得額外的預定活動能夠利用確實可用的能量。目前，團隊以約68% 的SOC 達到日落狀態，估計至少需要70% 的電量才能讓所有設備在一夜之間保持供電。一旦我們到達冬至（7 月的Sol 500），團隊預計2% 的SOC 赤字將增長到7%，屆時情況將開始改善。

到目前為止，所有的遙測數據都表明Ingenuity 是健康的，沒有因隔夜寒冷循環而受損的跡象。早起晚間活動是團隊近期的新常態。

冬季風險態勢

Ingenuity團隊的最新模型表明，無論對夜間恆溫器策略進行何種修改，讓電子核心模塊(ECM) 組件在一夜之間保持溫暖並在其標稱溫度範圍內都是極具挑戰性的，甚至是不可能的。儘管自流動站部署以來，組件故障一直是他們承擔的風險，但現在這種風險被放大了。ECM 組件通常由電池加熱器在一夜之間保持溫暖（通常設置為零下4°C，零下15°C或零下25°C）。團隊預計ECM 組件現在正在熱循環到環境過夜溫度零下80°C。團隊確實進行了有限的ECM 組件測試，表明某些組件可能會在冬季存活，但他們無法預測整個ECM 將如何在整個冬季運行。

冬季運營及以後

鑑於高風險態勢，Ingenuity團隊在最後幾個解決方案中的重點是優先考慮從Ingenuity 到HBS 的數據下行鏈路。在將所有唯一數據從Ingenuity 複製到HBS 之前，團隊還有一些Heli 到HBS 的傳輸活動。具體來說，他們正在復制仍在Ingenuity 上的最後八次飛行的飛行性能日誌、電子日誌和高分辨率彩色圖像。

在轉移所有關鍵日誌後，團隊將進入重新調試階段，在此期間，鑑於他們正在進行的夜間冷循環，他們將重新建立Ingenuity 的飛行準備狀態。就像在技術演示階段一樣，團隊將在開始飛行之前進行高速旋轉。如果Ingenuity 收到一份健康證明，他們將準備在29次飛行中向西南執行一次短途出擊。這次飛行將在接下來的四到六個月內改善無線電鏈路，而“毅力號”則在河三角洲進行採樣。

與此同時，Ingenuity 飛行軟件團隊將準備一系列升級以啟用高級導航功能。這些新能力將幫助Ingenuity 登上河流三角洲，並繼續其作為“毅力號”的前鋒偵察員的任務。

下一步

“毅力號”和Ingenuity 運營團隊在重建與Ingenuity 的可靠通信方面做得非常出色。截至Sol 446，該團隊已將大約3500Mb)的數據從Ingenuity 傳輸到HBS。Ingenuity 上剩餘大約400 Mb 的非關鍵日誌和圖像數據將被隨機傳輸，而團隊本週將繼續進行重新調試工作。如果“毅力號”和Ingenuity 之間的電信鏈路保持穩定，並且Ingenuity 收到一份健康單，團隊希望在接下來的幾個太陽中執行第29次飛行。