6月11日消息，“機智號”火星直升機此前已經完成28次飛行，遠遠超出原定計劃。隨著火星冬季臨近，“機智號”火星直升機的電池電量不斷降低，現在任務團隊最關心的是直升機能否挺過長達4個月的火星冬季。
美國國家航空航天局（NASA）原本只打算讓“機智號”火星直升機完成五次飛行。但自從2021年4月在火星表面進行首次飛行以來，“機智號”已經飛行了28次，正在為第29次做準備。根據火星表面的浮塵狀況和“毅力號”火星車運行計劃，此次飛行原定在本周末進行。但現在“機智號”直升機面臨的新挑戰是其能夠挺過漫長的火星冬季。目前還不清楚這架直升機能否挺過漫長的火星冬季。
目前“機智號”直升機位于火星北半球，將于今年7月份迎來火星冬季。由于火星上的一年大約相當于地球上的兩年時間，這也是“機智號”將要經歷的第一個火星冬天（去年7月并非火星冬天）。隨著火星冬至日臨近，白天越來越短，夜晚越來越長，沙塵暴也可能會讓安裝在直升機雙旋翼上方的太陽能電池板收集到的陽光更少。最近，太陽能電池板上覆蓋的厚厚灰塵就導致NASA“洞察號”火星探測器任務結束，而嚴寒對電子設備的影響都是“機遇號”以及“勇氣號”火星探測器任務結束的原因之一。
“我們相信它可以生存下去，”NASA“機智號火星直升機”項目主管戴夫·萊弗里（Dave Lavery，但“每多一天都是饋贈。”噴氣推進實驗室（JPL）“機智號”團隊負責人泰迪·扎內托斯(Teddy Tzanetos)最近表示：“每個火星日都有可能是機智號的最后一天。”
上月，由于電池性能下降，大部分電量都用于加熱設備，“機智號”與地球短暫失去聯系。兩天后，NASA與“機智號”重新取得聯系，但由于直升機電池電量低于70%，且氣溫持續降低，為在長達4個月的冬季保證電力供應，“機智號”直升機在夜間暫停使用機載加熱器。加熱器通常在氣溫低于零下20攝氏度時啟動。在上個月出現電池電量不足和通訊中斷問題后，“機智號”團隊將加熱器啟動的外界溫度下調到零下40攝氏度。但火星冬季的夜間溫度可降至零下80攝氏度，這增加了直升機內部電子設備受損的可能性。
本周一，NASA宣布傳感器故障，推遲“機智號”第29次飛行。這使得任務團隊不得不上傳軟件補丁，依靠另一個傳感器來管理“機智號”的導航算法。
火星上發生的沙塵暴也是一個未知因素。今年5月份，美國休斯頓大學一個團隊研究NASA傳感器在火星上探測到的四年數據顯示，太陽照射不平衡和火星南半球變暖增加了發生大規模沙塵暴的可能性，這種沙塵暴甚至可以覆蓋整個火星。休斯頓大學副教授李黎明說，春季和夏季是火星的風暴季節，但隨著北半球接近冬至，發生嚴重風暴的可能性降低了。但需要注意的是這項研究針對的是整個火星，沒有考慮任何特定地區，杰洛隕石坑內的條件也可能與火星地表其他地方不同。
當被問及是否還會有更多的沙塵暴時，李黎明表示：“這很難說。”“在我們真正檢測杰洛隕石坑之前，很難給出一個明確答案。”
由于“機智號”直升機停止正常的飛行活動，任務團隊主要精力將放在傳輸飛行性能日志和最近8次飛行拍攝的高清圖像等數據，并對直升機進行軟件升級。根據火星氣候模型，NASA預計今年秋季太陽能采集量會有所回升，允許直升機恢復正常活動。到9月或10月，如果“機智號”能夠重新獲得夜間加熱系統的能力，就可以恢復正常飛行，為“毅力號”火星車尋找可以存放巖石和土壤樣本的地方，并探索杰洛隕石坑內的一個河流三角洲。
由于從地球發出的無線電信號抵達火星需要5到20分鐘的時間，“機智號”必須使用完全自動化的飛控系統，也沒有普通直升機和一些NASA航天器所使用的激光雷達等傳感器。但向下攝像頭可以幫助“機智號”確定自身位置、速度和高度。
任務團隊可以在冬季停機期間進行系統升級。萊弗里表示：“如果’機智號’撐過火星冬季后能夠在今年晚些時候繼續運行，團隊目前正在考慮幾項飛行系統升級，以增加系統健壯性并提高直升機的導航能力。”
萊弗里表示，NASA將在已知區域測試自動避險系統。“機智號”的前幾次飛行條件相對平穩，但隨著直升機將在有更多可能障礙的地區著陸，自動避險系統的作用正在增加。萊弗里說，這些系統最初是與“機智號”的飛控系統一起開發的，但2020年升空時并沒有安裝。
上個月，開發“機智號”飛控系統的研究人員公布了自動避險系統的進展，其可以在緊急情況下預測未知地區的最佳降落地點。這種緊急著陸系統將在未來的NASA任務中發揮作用，比如于2027年將四軸飛行器送往土衛六的“蜻蜓號”任務。
與“機智號”一樣，將于2035年抵達土衛六的“蜻蜓號”無人機會在距離地球幾百萬公里的地方獨自飛行。但“機智號”是搭乘“毅力號”火星車抵達火星，相比之下，核動力的“蜻蜓號”無人機會于抵達土衛六一個多小時后起飛，在半空中拋掉降落傘和著陸外殼，開始為期兩年的尋找生命任務。
研究人員借“機智號”獲得的經驗也可能有助于未來火星任務。NASA艾姆斯研究中心（Ames Research Center）和噴氣推進實驗室在“機智號”抵達火星的兩年前就開始了第二代直升機的研究工作。萊弗里將“機智號”類比于首個登陸火星的“旅居者號”火星車。“旅居者號”火星車于1997年登陸火星，自此之后，幾乎每一次火星表面探測任務都搭載火星車。萊弗里說：“我們希望’機智號’也能起到類似作用，讓直升機成為任務的標準組成部分。”
NASA的ROAMX項目正設計用于下一代直升機的改進方案，比如對旋翼葉片進行改進，減少阻力，并能夠攜帶重約1公斤的科學載荷飛行約6公里。去年，NASA首席研究員海利·卡明斯（Haley Cummings）在一份關于未來火星飛行的報告中說，ROAMX項目對旋翼葉片的改進將用于火星科學直升機，這架30公斤重的六旋翼直升機能夠在失去一個旋翼的情況下繼續飛行。
火星試驗飛行器的研制已經進行了20多年，有形狀像燈罩的直升機、成群的小型無人機，還有用氣象氣球發射的滑翔機，以及可以在不同飛行方式之間切換的傾斜旋翼機。未來火星直升機可能會用于探索火星車無法到達的區域，最終為宇航員運送工具和物資。
艾姆斯研究中心的科學家們還設想了一種自動化機庫，用來保護飛行器免受嚴寒和灰塵的侵襲，將設計壽命延長數年時間。如果火星直升機的運行時間更長，多個設備就可以組成機器網絡，完成探索熔巖管道、火山或冰蓋等任務。
萊弗里認為，“機智號”最重要的任務是在2021年4月的首次飛行中完成的。持續39秒的飛行證明人類能夠在另一個星球上進行動力飛行。“從那以后的每一次飛行，以及我們從每一次連續飛行中收集的所有數據，都有助于人類進一步完善相關知識，”萊弗里說。
前四次飛行最多只飛行了幾十米，單次不超過一分鐘時間。“機智號”第五次飛行時持續了108秒，飛行距離129米。然后，“機智號”開始協助火星車探索火星地形、尋找可能的生命形式。應“毅力號”火星車科學團隊的要求，“機智號”拍攝了杰洛隕石坑底部福頓山脊巖石的高清照片，還飛越了部分Séítah地區，提供火星車無法抵達區域的圖像和信息，“如果沒有直升機，就不可能捕捉到這些信息，”萊弗里說。
今年4月份，“機智號”以每小時20公里的速度飛行，前后持續了兩分鐘多的時間，共飛行700多米，完成在另一個星球上最長最快的一次動力飛行。當月晚些時候，“機智號”捕獲著陸平臺降落傘和保護外殼的照片，NASA希望利用這些照片確保未來航天器的安全著陸。
萊弗里說，“機智號”即將迎來的第一個火星冬天是團隊從未想到過的挑戰，但現在他們已經證明直升機在火星上飛行是可能的，這有可能讓直升機成為未來探索其他天體的任務組成部分。“我們還沒有決定下一個目的地是什么，”萊弗里說。“但有一件事我很有信心，那就是還會有下一次。”（辰辰）
