高通與NASA合作開發(fā)：火星直升機“機智號”將完成人類首度火星飛行
3月29日消息，移動處理器大廠高通(Qualcomm) 日前宣布，上個月成功登陸火星的NASA毅力號（Perseverance）火星探測器所搭載的火星直升機機智號(Ingenuity) 的技術(shù)與解決方案是由高通與美國太空總署噴射推進實驗室(NASA Jet Propulsion Labs, JPL) 共同完成的，而這將是人類首度于其他行星進行動力飛行。根據(jù)NASA公布的信息顯示，“機智”號直升機將于4月初完成在火星上的首次飛行。
高通指出，火星直升機計劃自2014 年開始啟動，計劃目的在于由噴射推進實驗室示范技術(shù)，展示自動駕駛飛機如何應(yīng)用于太空探索、研究與資料收集，并作為未來任務(wù)與設(shè)計參考。團隊必須將所有技術(shù)細節(jié)列入考量，包括負責操作直升機的處理器等。當噴射推進實驗室與高通聯(lián)系，并討論藉由高通技術(shù)公司的產(chǎn)品進行測試并拓展機智號自動飛行的能力時，而高通對于能共同實現(xiàn)該團隊的愿景深感興奮。
高通強調(diào)，嚴峻的太空環(huán)境對于操作火星直升機帶來各種獨特的挑戰(zhàn)。而高通的飛行平臺(Qualcomm Flight Platform) 具備了因應(yīng)這些挑戰(zhàn)的能力。
最主要的困難是直升機的操作。由于訊號會有數(shù)分鐘的延遲，通過遙控進行實時操控直升機實是不可能的。因為，直升機需要接收百萬公里之外從地球發(fā)出的指令，這也使得延遲時間可能長達3 至22 分鐘。所需直升機需要有彈性的自動控制的能力。
同時，由于加熱器在火星夜間為元件保溫消耗了直升機大部分的功耗，確保處理自動操作的系統(tǒng)具備高度的運算能力并同時保持低功耗也是一項巨大挑戰(zhàn)。
除了彈性的自動控制功能，噴射推進實驗室亦須考慮火星輻射與大氣環(huán)境的影響，才能選擇合適的機器人平臺。因為極端的氣溫及溫度，會讓零件快速耗損。此外，部分形式的太空幅射也會逐漸或突然破壞芯片。所以需要縝密的測試與太空防護。
經(jīng)噴射推進實驗室分析，認為高通飛行技術(shù)平臺可降低錯誤的風險，并能夠符合在其他行星首次飛行所需的功能。
據(jù)了解，高通飛行平臺是以自動駕駛飛機為目的，從無到有打造而成。該平臺聚焦于通常專為消費者無人機技術(shù)所需的技術(shù)，例如4K 超高解析攝影、異質(zhì)移動運算、視覺慣性測距導航與飛行輔助等，全都納入極小且耐受度高的套件中。噴射推進實驗室在考慮遠距操作火星直升機可能面臨的限制、以及直升機運算所需的復雜演算法時，即想到這些功能。火星直升機的自動飛行功能至關(guān)重要，能在探測車無法輕易抵達的區(qū)域?qū)Ш剑_啟火星探索的全新可能，取得高解析度圖像，且能在更短時間內(nèi)探索更大的區(qū)域。
高通強調(diào)，此項計劃也為高通帶來了獨特的機會，測試搭載其飛行平臺的機智號在極端環(huán)境中的表現(xiàn)。測試結(jié)果將令團隊學到許多寶貴知識，能用于未來任務(wù)中。舉例而言，高通能為噴射推進實驗室量化零件暴露于輻射中的劣化程度，協(xié)助噴射推進實驗室建立風險模型。這使噴射推進實驗室得以決定未來是否執(zhí)行特定飛行任務(wù)。除了用于機智號的自動飛行功能，高通飛行平臺亦用于火星探測車“毅力號”的通訊系統(tǒng)中。“毅力號”搭載高通飛行平臺的運算能力可處理直升機所拍攝的影像。這使機智號與毅力號能協(xié)作，盡可能拍攝最佳影像，傳回至噴射推進實驗室位在地球的團隊。
高通進一步指出，與噴射推進實驗室合作研發(fā)火星直升機的成果，對高通而言既是令人興奮的榮譽，也證明了科技公司與終端消費者共同合作，能夠成就無限可能。此項計劃可望形塑未來利用商用科技與研究來推展太空探索技術(shù)，也有助推動高通技術(shù)公司機器人技術(shù)的進一步創(chuàng)新。預計，自從高通飛行平臺問世之后，未來也將推出其他高通機器人平臺。
關(guān)于機智號火星直升機
這架直升機重僅為1.8公斤，高0.5米，螺旋槳直徑1.2米，由兩個反向旋轉(zhuǎn)的螺旋槳提供升力，功率350瓦。
雖然火星的表面引力只有地球的三分之一，從這點看有利于飛行器飛行，但是火星的氣壓只有地球氣壓的1%，空氣非常稀薄，因此要求螺旋槳轉(zhuǎn)動更加快速才行。小機靈直升機螺旋槳旋轉(zhuǎn)角速度可達2400轉(zhuǎn)每分鐘。水平移動的速度為10米每秒，爬升速度為3米每秒。
這架小直升機靠頂部的太陽能板進行充電，電能儲存在鋰離子電池中。充電一天，大概能夠飛行90秒！安裝有一個彩色相機和一個黑白相機。
這架直升機無法直接和地球聯(lián)絡(luò)，要通過毅力號進行信息接力傳輸，因此，不能飛離毅力號太遠，最遠航程僅300米，最遠通訊距離為1公里。
其實，本次火星直升機項目主要是為了進行技術(shù)驗證，并沒有賦予太多任務(wù)使命。火星直升機比軌道上的人造衛(wèi)星分辨率更高，而且比火星車更加靈活，機動性更強。一旦飛行成功，將為未來火星探測增加了全新的方式。
編輯：芯智訊-林子
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