制造飞往火星的无人机,没有捷径可走

负责建造火星自主直升机的团队的电气工程师遵循了她童年时学到的一个教训。

MiMi Aung 在 NASA 的职业生涯中,她遵循了一个定义了她职业生涯的教训。她还小的时候,在做一个数学题时遇到困难,便向攻读该领域博士学位的母亲寻求指导。她很快就厌倦了母亲冗长的解释,并要求一个快捷的答案。Aung 清晰地记得这位平时说话温和的母亲严厉地斥责道:“永远、永远不要问我有没有捷径。”

没有捷径。这对于领导第一架飞往另一个世界的自主无人机团队的电气工程师来说,是一个很好的规则。当火星直升机于 2021 年抵达红色星球时,它将进行五次难度逐渐增加的飞行,或许还会拍些照片。

NASA 希望证明该技术足够完善,可以开发出更大的直升机,用于收集样本、进行空中勘测,甚至在未来的任务中运送货物。这样的机器可以探索火山和熔岩管,飞越峡谷,并调查火星车无法到达、探测器无法看到的其他区域。

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“这不仅仅是在另一个星球上飞行,”在 NASA 喷气推进实验室负责直升机建造和测试的 Aung 说。“这将为全新的探索领域打开大门。”

火星大气的密度是地球的 1%,这意味着在火星表面以上 9 到 15 英尺的高度飞行,相当于在地球上 100,000 英尺的高度飞行。为了实现升力,反向旋转的旋翼将以 2,300 到 2,500 转/分钟的速度旋转,大约是地球直升机的五倍。将飞行器运送到红色星球,并将其藏在“火星 2020”火星车下方,necessitates将螺旋桨直径限制在 4 英尺。考虑到火星的飞行物理学,在地球上,这样大小的旋翼无法提升超过 4 磅的重量。

像这样的工程挑战吸引 Aung 于 1990 年加入了 JPL。她对太空的迷恋始于童年在缅甸。虽然她出生在美国,她的父母在那里获得了博士学位,但她的家人在她还是个蹒跚学步的孩子时就回到了家乡。在物质财富不多的环境下长大,Aung 经常仰望星空,好奇我们是否孤单。“你拥有的越少,你就越会思考那些事情,”她说。

Aung 对数字的喜爱驱使她在父母的母校,伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校学习电气工程。在她即将完成硕士学位时,一位教授提到了 JPL 在处理深空微弱信号方面的工作。Aung 认为这是一个结合她对数学的热爱、对太空的迷恋以及她的工程技能的绝佳机会。

她最初在深空网络(NASA 与航天器通信的工具)工作,然后开发了制导、导航和控制系统。JPL 于 2013 年任命她为其自主系统部门的副经理,并在两年后指定她领导火星直升机团队。“我天生就适合,”她说。

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该直升机配有一个 5.5 英寸的立方体机身、一对碳纤维旋翼和一个 1300 万像素的摄像头。六块锂离子电池提供动力。该旋翼飞行器于 2019 年 1 月完成了成功的试飞,并计划于当年 7 月随“火星 2020”任务升空。

它将于次年 2 月抵达红色星球。一旦部署,这只小家伙将利用太阳为其电池充电,然后进行诊断测试,并等待飞行指令。考虑到地球和火星之间的距离以及其他因素,Aung 可能需要等待几个小时才能知道飞行器是否听从了指令,因为在太空中,没有快捷的答案。也没有捷径。

这个故事最初发表在《大众科学》2019 年秋季“Out There”刊。

 

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John Kennedy

DIY 编辑

John Kennedy 是 PopSci 的 DIY 编辑。他曾为 Law360 报道法律新闻,在此之前,他在康涅狄格州的 Journal Inquirer 报道地方新闻。他还建造和翻新过房屋,担任过击剑教练,并在图书馆做过图书管理员。当他不拆解或重新组装东西时,他就会玩运动、烹饪、烘焙,或沉浸在电子游戏中。


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