maxon Story
“我们将获得令人难以置信的珍贵数据”
人类历史上首次将有一架直升机在火星地面上起飞。航空航天工程师Matt Keennon为您讲解如何完成这项“不可能的任务”。
采访Matt Keennon，AeroVironment, Inc.公司航空航天工程师兼项目经理
人类历史上将首次在火星探测任务中使用直升机。AeroVironment参与火星直升机的建造工作。您感到紧张吗？
Matt Keennon。当然紧张！毕竟，从发射升空到登陆火星，还有许多无法预知的未知因素。在火星的恶劣环境中让直升机运行绝对是一件前所未有的创举。从JPL实验室到NASA艾姆斯研究中心和NASA兰利研究中心，还有我们AeroVironment，整个团队都竭尽全力确定所有潜在的风险，并努力将其降到最低。
火星直升机这个想法是如何产生的？
早在几十年前，科学界就有让飞行器在火星地面上起飞的想法。1993年，罗马尼亚科学家的论文中就论述了能在火星上垂直起飞的太阳能驱动飞行器。到上世纪90年代后期，在NASA发起的学生竞赛中，参赛者们必须构建出火星直升机的设计理念。这次任务中的火星直升机“机智号”(Ingenuity) 的设计者——JPL实验室工程师Bob Balaram，已经与我们合作了二十年之久，并且作为本项目的首席工程师，从一开始就领导该项目的施行工作。
科学界希望能从直升机飞行以及拍摄的图像中获得哪些知识？
尽管每次飞行只能持续不到两分钟的时间，但它们可以提供令人难以置信的珍贵数据，有助于我们通过全新的方式和方法更好地了解火星的环境。
火星上的空气非常稀薄，大致与地球上30公里高度处的环境类似。根据您的预测，这架小型无人机能在红色星球上成功起飞的概率有多高？
我对此非常有信心，只要直升机安全、顺利抵达火星，那么它就一定能在火星表面上起飞并完成飞行任务。AeroVironment曾经制造出由太阳能和电池供电的飞行器，并在这种低空气密度的高度上成功飞行。这些飞行器的螺旋桨与“机智号”火星直升机的转子叶片非常类似。
六台DCX 10电机，Ø 10 mm，有刷，正在控制火星直升机。
对参与这个开创性项目的工程师来说，所面临的最大挑战是什么？
如果问电气工程师，他们会说电子装置的设计是最难的部分。机械工程师则会说机械系统设计才是最难的。软件工程师会说软件设计是最难的，以此类推，直到我们列举完所有工程学科为止。研发团队的每一名成员——无论是来自JPL、maxon还是AeroVironment——都为了将这一历史性的任务变为现实而努力工作。总而言之，没有什么能比良好的团队合作更重要。
有多少人参加这个开创性的项目，这个项目进行了多长时间？
火星直升机创新项目的研发工作始于2013年。迄今为止，曾为该项目工作过的员工人数已达到数百人，共有数十家公司参与其中。这些公司，比如maxon，必须研发定制组件，并按照极其严格的规格标准对部件进行测试。符合火星探测任务的要求并不那么容易，但现在我们已经达成目标。
为什么选择maxon？
maxon在太空领域拥有极其宝贵的经验，并曾在21世纪初期参与过AeroVironment 的“纳米蜂鸟”无人机项目。在第一台蜂鸟机器人的驱动装置中便使用了maxon提供的8 mm有刷DC电机。
DC电机必须满足哪些要求？
比如必须满足重量、长度、工作电压、特定转矩和特定转速下的效率、特定负载下的使用寿命、存储温度、工作温度、耐尘性等众多要求，上面列举出的仅仅只是其中的一部分。
Matt Keennon，AeroVironment, Inc.公司航空航天工程师兼项目经理
您会如何形容与maxon的合作？
从各个方面来看，与maxon的合作都非常出色。通过紧密的合作，我们得以共同建立起一个庞大的知识体系。小型DC电机是本项目中最具难度的部件。
未来的火星直升机会朝哪个方向发展？
关于未来的火星直升机的想法有很多，但都还没有定下来。我确信，“机智号”火星直升机只是一个开始，是为了将来能研发出更大、更复杂的直升机而迈出的重要一步，未来的直升机会具有我们如今还根本无法想象的多样化能力。
何人？如何？何事？数字和事实
控制 直升机采用自主控制方式。因此，无法远程控制转向。地球与火星之间的距离会导致无线电信号传输出现时间延迟，因此无法实现远程控制。
航线规划 每一次飞行都有一个独立的飞行计划，这些飞行计划在地球上已完成编程，并在升空前加载到直升机中。在执行飞行任务的当天，直升机将在预定的时间起飞，然后自行进行精确、快速的计算并发出飞行控制命令，从而完成整个飞行计划并安全着陆。
飞行模式 上升三米、偏航（旋转）、观测四周，然后缓慢下降以安全着陆。难度更高的飞行计划则是在火星地形上侧向平移150米，然后返回出发点着陆。
分析评估 计划将在完成飞行任务之后的两天内，把采集到的数据及拍摄到的彩色照片传输出去，然后计划下一次飞行。随着飞行次数的增加，飞行航线也会变得越来越复杂。 在本次探测任务中一共安排了30个这样的实验时间段，以执行飞行任务。另外还安排了五次侦察飞行。
图片版权
NASA/JPL-Caltech; maxon Group, AeroVironment, Inc.