高通与NASA合作开发:火星直升机“机智号”将完成人类首度火星飞行

发布时间:2021-04-02发布部门:

3月29日消息,移动处理器大厂高通(Qualcomm) 日前宣布,上个月成功登陆火星的NASA毅力号(Perseverance)火星探测器所搭载的火星直升机机智号(Ingenuity) 的技术与解决方案是由高通与美国太空总署喷射推进实验室(NASA Jet Propulsion Labs, JPL) 共同完成的,而这将是人类首度于其他行星进行动力飞行。根据NASA公布的信息显示,“机智”号直升机将于4月初完成在火星上的首次飞行。



高通指出,火星直升机计划自2014 年开始启动,计划目的在于由喷射推进实验室示范技术,展示自动驾驶飞机如何应用于太空探索、研究与资料收集,并作为未来任务与设计参考。团队必须将所有技术细节列入考量,包括负责操作直升机的处理器等。当喷射推进实验室与高通联系,并讨论藉由高通技术公司的产品进行测试并拓展机智号自动飞行的能力时,而高通对于能共同实现该团队的愿景深感兴奋。


高通强调,严峻的太空环境对于操作火星直升机带来各种独特的挑战。而高通的飞行平台(Qualcomm Flight Platform) 具备了因应这些挑战的能力。


最主要的困难是直升机的操作。由于讯号会有数分钟的延迟,通过遥控进行实时操控直升机实是不可能的。因为,直升机需要接收百万公里之外从地球发出的指令,这也使得延迟时间可能长达3 至22 分钟。所需直升机需要有弹性的自动控制的能力。


同时,由于加热器在火星夜间为元件保温消耗了直升机大部分的功耗,确保处理自动操作的系统具备高度的运算能力并同时保持低功耗也是一项巨大挑战。


除了弹性的自动控制功能,喷射推进实验室亦须考虑火星辐射与大气环境的影响,才能选择合适的机器人平台。因为极端的气温及温度,会让零件快速耗损。此外,部分形式的太空幅射也会逐渐或突然破坏芯片。所以需要缜密的测试与太空防护。


经喷射推进实验室分析,认为高通飞行技术平台可降低错误的风险,并能够符合在其他行星首次飞行所需的功能。


据了解,高通飞行平台是以自动驾驶飞机为目的,从无到有打造而成。该平台聚焦于通常专为消费者无人机技术所需的技术,例如4K 超高解析摄影、异质移动运算、视觉惯性测距导航与飞行辅助等,全都纳入极小且耐受度高的套件中。喷射推进实验室在考虑远距操作火星直升机可能面临的限制、以及直升机运算所需的复杂演算法时,即想到这些功能。火星直升机的自动飞行功能至关重要,能在探测车无法轻易抵达的区域导航,开启火星探索的全新可能,取得高解析度图像,且能在更短时间内探索更大的区域。


高通强调,此项计划也为高通带来了独特的机会,测试搭载其飞行平台的机智号在极端环境中的表现。测试结果将令团队学到许多宝贵知识,能用于未来任务中。举例而言,高通能为喷射推进实验室量化零件暴露于辐射中的劣化程度,协助喷射推进实验室建立风险模型。这使喷射推进实验室得以决定未来是否执行特定飞行任务。除了用于机智号的自动飞行功能,高通飞行平台亦用于火星探测车“毅力号”的通讯系统中。“毅力号”搭载高通飞行平台的运算能力可处理直升机所拍摄的影像。这使机智号与毅力号能协作,尽可能拍摄最佳影像,传回至喷射推进实验室位在地球的团队。


高通进一步指出,与喷射推进实验室合作研发火星直升机的成果,对高通而言既是令人兴奋的荣誉,也证明了科技公司与终端消费者共同合作,能够成就无限可能。此项计划可望形塑未来利用商用科技与研究来推展太空探索技术,也有助推动高通技术公司机器人技术的进一步创新。预计,自从高通飞行平台问世之后,未来也将推出其他高通机器人平台。





关于机智号火星直升机

这架直升机重仅为1.8公斤,高0.5米,螺旋桨直径1.2米,由两个反向旋转的螺旋桨提供升力,功率350瓦。

虽然火星的表面引力只有地球的三分之一,从这点看有利于飞行器飞行,但是火星的气压只有地球气压的1%,空气非常稀薄,因此要求螺旋桨转动更加快速才行。小机灵直升机螺旋桨旋转角速度可达2400转每分钟。水平移动的速度为10米每秒,爬升速度为3米每秒。

这架小直升机靠顶部的太阳能板进行充电,电能储存在锂离子电池中。充电一天,大概能够飞行90秒!安装有一个彩色相机和一个黑白相机。

这架直升机无法直接和地球联络,要通过毅力号进行信息接力传输,因此,不能飞离毅力号太远,最远航程仅300米,最远通讯距离为1公里。

其实,本次火星直升机项目主要是为了进行技术验证,并没有赋予太多任务使命。火星直升机比轨道上的人造卫星分辨率更高,而且比火星车更加灵活,机动性更强。一旦飞行成功,将为未来火星探测增加了全新的方式。





转载于:芯智讯(侵删)