美國太空總署的火星無人機在死亡谷展示了導航技術,並在攝氏45度的嚴酷環境下進行了測試。 美國太空總署的火星無人機在死亡谷展示了導航技術,並在攝氏45度的嚴酷環境下進行了測試。

美國太空總署的火星無人機在死亡谷展示了導航技術,並在攝氏45度的嚴酷環境下進行了測試。

美國太空總署的火星無人機在死亡谷展示了導航技術,並在攝氏45度的嚴酷環境下進行了測試。

2025年12月2日,NASA發布了一項重要公告,將開啟火星探索的新篇章。在死亡谷成功完成的最新無人機測試標誌著一個歷史性時刻,它將把11個月前「機智號」直升機的墜毀「失敗」轉化為下一代技術的堅實「基礎」。


美國國家航空暨太空總署 (NASA) 和噴射推進實驗室 (JPL) 在加州的死亡谷國家公園和莫哈韋沙漠測試了三架無人機,涵蓋了火星山和梅斯基特平原沙地等地區,這些地區的溫度可高達華氏 113 度(攝氏 45 度)。

目標是解決「機智號」太空直升機在2024年1月墜毀時遇到的問題。研究團隊獲得了許多啟發,包括使用不同的相機濾鏡使無人機更容易追蹤地面,以及開發新的安全著陸演算法。噴射推進實驗室的內森威廉斯表示,實地測試提供了更全面的視角。

「機智號」火星探測器原定於 2021 年 4 月抵達火星,雖然最初計劃飛行 5 次,但最終飛行了 72 次,在最後一次任務中因未能識別火星表面而墜毀。

從: 文献リンク NASA在死亡谷測試3架無人機,為火星任務做準備並解決「機智號」無人機的問題

【社論】

美國國家航空暨太空總署(NASA)和噴射推進實驗室(JPL)正在合作規劃未來的火星任務。這次在死亡谷進行的無人機測試不僅是技術驗證,更是為了將從「機智號」太空直升機(2024年1月18日在其第72次飛行中墜毀)中汲取的經驗教訓應用於下一代技術。

「機智號」火星探測器在火星耶澤羅隕石坑內一片單調的沙丘地帶墜毀,原因是其導航系統故障。 「機智號」的設計採用向下拍攝的相機來追蹤地表特徵,在岩石嶙峋、地形清晰的地區表現良好,但在單調的沙地上卻極其脆弱。下降過程中產生的極高水平速度導致四個旋翼葉片全部斷裂,斷裂位置距離槳尖約三分之一處

此次測試的「擴展穩健空中自主飛行」計畫是美國太空總署火星探測計畫2024年資助的25個計畫之一。該專案的核心是開發導航軟體,使無人機能夠在視覺特徵稀少的地形中安全飛行和著陸。

死亡谷國家公園被選為測試場地,對美國太空總署(NASA)而言意義非凡。自1970年代以來,這裡就一直是「海盜號」火星探測任務的準備地點,該任務旨在將首個探測器送上火星。這片名為「火星山」的區域,是熔岩流的遺跡,荒涼的火山岩地形令人聯想到火星。近半世紀過去了,這區域仍是火星探測技術的試驗場。

測試進行了兩次,分別在2025年4月下旬和9月初。這是JPL團隊第三次獲准在死亡谷上空飛行無人機,當時氣溫高達華氏113度(約攝氏45度)。團隊成員在臨時搭建的帳篷下用筆記型電腦追蹤無人機的飛行軌跡,深入了解不同相機濾鏡對地面追蹤的影響,以及新的演算法如何引導無人機安全降落。

這項計畫的重要性在於其對未來火星探測的願景。 NASA正在考慮一種名為「火星直升機」(Mars Chopper)的概念,以接替「機智號」(Ingenuity)火星探測器。這是一款六旋翼飛行器,重量約為「機智號」的十倍,每天可飛行3公里,並攜帶數公斤重的科學設備。 「火星直升機」預計一週內完成「機智號」耗時近三年才能完成的飛行距離。

更令人感興趣的是,火星探測正變得不再局限於無人機測試。在新墨西哥州的白沙國家公園,一種名為LASSIE-M(火星模擬環境腿式自主表面科學探測機器人)的犬型機器人正在接受測試。該機器人將負責勘察那些對火星車來說太危險的岩石和沙地區域。

位於維吉尼亞州蘭利研究中心正在研發一種名為MERF(火星電動可重複使用飛行器)的翼狀飛行機器人。它的設計目標是能夠垂直起降,並在高速飛行的同時繪製地球表面地圖。全尺寸版本的大小與小型校車相仿,目前正在對半尺寸原型機進行測試。

這些技術發展標誌著火星探測進入了「多模式探測」時代。用於地面移動的探測車、用於空中飛行的無人機和滑翔機,以及用於穿越崎嶇地形的腿式機器人——它們彼此互補,我們可以預見,未來我們將揭開火星這個未知世界的神秘面紗。

「機智號」太空梭於2021年2月18日與「毅力號」火星車一同登陸火星,並於同年4月19日完成了首次飛行。時至今日,它仍然保持運行,每周大約一次向“毅力號”火星車傳輸氣象和航空電子設備測試數據。這架「墜毀但倖存的直升機」所獲得的數據對於未來的火星探測以及任何未來可能實現的載人火星任務來說,都是一筆寶貴的財富。

[術語]

機智號太空直升機
這架飛行器於2021年2月18日登陸火星,並於同年4月19日成為首架在其他行星上飛行的飛行器。儘管重量僅為1.8公斤,它卻完成了72次飛行,遠遠超過了最初計劃的5次,證明了在火星極其稀薄的大氣層(約為地球大氣層的1%)中飛行是可行的。由於導航系統故障,它於2024年1月18日墜毀,但目前仍在作為氣象觀測站運作。

擴展穩健空中自主性
美國太空總署正在開發新一代無人機導航軟體,該軟體將使無人機能夠在視覺特徵稀少的地形上安全飛行和著陸。這是火星探測計畫在2024年資助的25個技術開發項目之一,旨在解決導致「機智號」火星車墜毀的問題。

火星直升機
這是美國太空總署(NASA)正在研發的下一代火星直升機概念模型。它的重量約為「機智號」(Ingenuity)的十倍,配備六個旋翼。模型設計用於攜帶最多5公斤的科學設備,並能以火星日飛行最多3公里。目前模型仍處於概念階段,具體的任務計畫尚未確定。

拉西-M
「火星模擬環境腿式自主表面科學探測機器人」(Leged Autonomous Surface Science In Analogue Environments for Mars)是由美國太空總署約翰遜航太中心開發的一款類似犬類的機器人。其腿部的馬達使其能夠測量地表的物理特性,並調整步態以適應鬆軟或不穩定的地形。它在火星探測車中的主要任務是偵察危險的岩石或沙地區域。

MERF(火星電動可重複使用飛行器)
這款翼狀飛行機器人目前正在美國太空總署蘭利研究中心研發。它能夠垂直起降,並可利用兩個螺旋槳懸停在空中。全尺寸的它大約相當於一輛小型校車的大小,其設計目的是高速飛行,同時利用安裝在底部的儀器繪製火星表面地圖。它採用輕質材料製成,適合在稀薄的火星大氣中飛行。

耶澤羅隕石坑<br>該隕石坑位於火星赤道附近,直徑約45公里,據信曾經是一個湖泊。 2021年2月18日,「毅力號」火星車在此著陸,這裡被認為是尋找生命跡象的重要科學區域。 「機智號」火星車也正是在隕石坑內這片單調的沙丘區域墜毀的。

維京計劃
在1970年代,美國國家航空暨太空總署(NASA)於1975年發射了兩輛火星探測車(海盜1號和海盜2號),作為火星探測計畫的一部分,實現了人類歷史上首次火星表面軟著陸。從計畫的籌備階段開始,死亡谷國家公園就被用作火星環境的模擬測試場地。

[參考連結]

美國國家航空暨太空總署(NASA) (外部)
這是美國負責太空發展的政府機構的官方網站。提供最新的任務信息,包括火星探測計劃。

美國國家航空暨太空總署噴射推進實驗室(JPL) (外部)
這是由加州理工學院營運的NASA研究機構。身為機器人太空探索領域的領導者,它正領導火星探測任務。

NASA火星直升機-機智號(外部連結)
Ingenuity 火星直升機的官方頁面,詳細介紹了飛行歷史、技術規格和最新數據。

火星2020毅力號探測車任務(外觀)
這是「毅力號」火星車任務的官方網站。它還介紹了與「機智號」火星車的合作探索活動。

死亡谷國家公園(外部連結)
這是死亡谷國家公園的官方網站,該公園自 1970 年代以來一直被用作火星探測技術的試驗場。

[參考文章]

NASA在死亡谷測試無人機,為火星沙地和天空環境做準備(外部連結)
美國太空總署正式發佈公告,詳細介紹在死亡谷和莫哈韋沙漠進行的三項無人機測試。

NASA 在另一個星球上進行首次飛機事故調查(外部連結)
JPL 的「機智號」太空梭墜毀事故調查報告,詳細描述了第 72 次飛行事件。

JPL完成了對「機智號」太空梭最後一次飛行的調查(外部報道)
《Ingenuity事故調查完成報告》,解釋了轉子葉片斷裂機制。

NASA發布關於「機智號」火星直升機事故的報告(外部連結)
根據美國太空總署2024年12月11日發布的公告對事故進行分析。導航系統詳情。

NASA利用死亡谷測試用於火星飛行的下一代無人機技術(外部連結)
2024年4月和9月進行的測試總結。相機濾鏡和新演算法的結果。

機智(直升機)-維基百科(外部連結)
關於「Ingenuity」號的全面信息,詳細說明了總飛行時間為 2 小時 8 分 48 秒,總距離超過 17 公里。

NASA沙漠無人機試驗改進未來火星探測器的導航軟體(外部連結)
一份全面概述25個火星探測技術專案的報告。

[編者註]

「機智號」的墜毀並非失敗,而是為下一次飛躍提供了寶貴的經驗。這架直升機在火星上空持續飛行了近三年,甚至在它生命的最後時刻也為未來的技術創新做出了貢獻。這不正是人類探索精神的精髓嗎?工程師們在死亡谷的酷熱中繼續進行測試的景象,正是人類一步一腳印穩步接近未知的火星世界的寫照。您認為火星探索中最有前景的下一步是什麼:無人機、腿式機器人還是飛行器?或者您能否想像未來它們協同工作的探索場景?