NASA在死亡谷测试无人机，为火星沙地与天空做准备

NASA的火星探索项目（Mars Exploration Program）正在加速布局下一代机器人技术，今年共投入资金开发了25项前沿科技，旨在让未来的火星“侦察兵”更智能、更自主、更全能。

从“无人机大脑”到“机器狗步态”，再到“滑翔机巨翼”，人类正在地球上的“火星基地”，例如死亡谷和白沙国家公园反复测试，以确保下一代机器人能够征服火星上最严苛的地形！

一、 解决“盲飞”：新一代无人机导航软件

“机智号”（Ingenuity）火星直升机以72次成功的飞行，证明了在火星稀薄大气层中飞行的可能性，但在其第72次也是最后一次飞行中，它却遭遇了致命挑战：

今年 9 月，来自南加州NASA喷气推进实验室（JPL）的研究人员在莫哈韦沙漠的杜蒙特沙丘（Dumont Dunes）地区监控一架科研无人机。这次测试属于一项试验活动，旨在开发用于引导未来火星旋翼飞行器的导航软件。

图源：NASA/JPL

挑战：火星上缺乏纹理的沙丘让“机智号”的视觉导航算法陷入混乱，无法准确估算自己的运动，最终导致硬着陆报废。

地球演练：为此，NASA喷气推进实验室（JPL）的工程师们将三架研究无人机带到加州的死亡谷国家公园和莫哈韦沙漠。这些荒凉、光秃秃的沙丘，完美模拟了火星上的“视觉盲区”。

技术核心：这项名为“增强型鲁棒空中自主系统”（Extended Robust Aerial Autonomy）的软件，旨在让未来的飞行器更加通用，不再惧怕飞越沙丘等挑战区域。

在死亡谷国家公园，JPL 的研究人员聚集在一顶临时搭建的帐篷下，实时监控一架搭载火星导航软件的科研无人机的运行表现。

图源：NASA/JPL-Caltech

JPL研究人员兼无人机飞行员 Roland Brockers 表示：“‘机智号’是为飞越纹理清晰的区域而设计的。我们希望未来的飞行器能够更加全能，无需担心飞越这些具有挑战性的沙丘。”

二、全地形侦察兵：机器狗LASSIE-M

如果说无人机负责侦察空中，那么“机器狗”则负责开辟地面路径。

一名研究人员正在监控 LASSIE-M（Legged Autonomous Surface Science In Analogue Environments for Mars，面向火星类环境的自主足式地表科学系统）。这是由 NASA 约翰逊航天中心联合其他机构开发的机器人，今年在新墨西哥州白沙国家公园进行了测试。

图源：NASA

测试地点：今年8月，NASA詹姆斯·约翰逊航天中心的研究人员在新墨西哥州的白沙国家公园测试了名为 LASSIE-M（火星模拟环境下的自主地表科学腿式机器人）的机器狗。

工作原理：LASSIE-M的腿部装有马达，可以测量地表的物理特性。它能够根据地表是松软、疏松还是有硬壳等变化，自动调整自己的行走步态。

未来角色：这种具有“地形感知力”的机器人，将能够攀爬岩石或沙地等对轮式探测器（如“毅力号”）构成威胁的区域，作为人类或漫游车的前锋进行科学勘测。

三、高空滑翔：单翼飞行器MERF

除了直升机和腿式机器人，NASA的火星探索项目还资助了另一种雄心勃勃的飞行器概念：火星电动可重复使用飞行器（MERF）。

这是一台 MERF（火星电动可重复使用飞行器，Mars Electric Reusable Flyer）的半比例模型。该滑翔机器人由美国宇航局兰利研究中心研发，并已于今年进行飞行测试，用于验证面向未来火星探测的新技术。

图源：NASA

设计特点：MERF放弃了“机智号”的小巧紧凑，转而采用机翼设计以追求更大的续航范围。它看上去像是一个带有双推进器的单翼，可以垂直起飞和悬停。

性能目标：这架全尺寸展开后有一个小型校车那么长的飞行器，将能在火星高空进行高速滑翔，通过机腹的仪器对大面积区域进行测绘和勘察。

挑战：工程师们正在测试半尺寸原型机，重点研究其空气动力学和超轻量材料，这对于在火星稀薄的大气层中飞行至关重要。

四、地球上的火星实验室：挑战与发现

NASA的工程师们自上世纪70年代以来就将死亡谷视作“火星山”，在此进行研究。在高达45°C的高温下，团队在临时帐篷下监测着无人机的飞行数据。

三架在近期测试中使用的JPL无人机之一，正在飞越火星山（Mars Hill）。这里位于死亡谷国家公园，自 20 世纪 70 年代以来一直是NASA火星研究人员考察的区域，当年，正是在这里，NASA为“维京号”双探测器登陆这颗红色星球做着准备。

图源：NASA/JPL-Caltech

“实地测试比仅查看计算机模型和有限的卫星图像提供了更全面的视角，”曾协助运营“机智号”的地质学家 Nathan Williams 表示，“具有科学价值的特征通常不会出现在最温和的地方，所以我们必须做好准备去探索比‘机智号’更具挑战性的地形。”

从导航软件的滤镜优化，到机器狗的步态调整，再到新形式的电源、钻头和采样设备，这25个项目正在共同勾勒出火星探索的未来：一个机器人能够自主行动、甚至为未来宇航员提供全面协助的崭新时代！

参考

https://www.nasa.gov/solar-system/planets/mars/nasa-tests-drones-in-death-valley-preps-for-martian-sands-and-skies/