maxon Story
「我們將獲得非常有價值的資料」
有史以來，第一次有直升機從火星表面升空。航太工程師 Matt Keennon 解釋這個不可能的任務是如何成為真實。
與航太工程師暨 AeroVironment, Inc. 公司專案經理 Matt Keennon 的訪談
人類歷史上將首次在火星上使用直升機。AeroVironment 參與了打造這架直升機。你感到緊張嗎？
Matt Keennon。不緊張才怪！從發射到降落在火星上，有那麼多未知的事情。在一個如此不利的環境中操作直升機，絕對是史無前例。整個團隊，包括 JPL、NASA Ames、NASA Langley，還有在 AeroVironment 的我們，全都付出了極大的努力來找出所有風險，並且將它們降至最低。
火星直升機這個想法是怎麼來的？
飛行載具從火星表面起飛的想法，可以回溯到數十年前。早在 1993 年，羅馬尼亞的科學家發表了一項研究，是有關一架太陽能驅動的火星垂直升降飛行器。到了 1990 年代晚期，美國太空總署舉辦了一項學生競賽，參賽者必須開發出一個火星直升機的設計概念。目前的火星直升機「機智號」（Ingenuity）是 JPL 員工 Bob Balaram 的腦力創作，他已經與我們共事 20 多年了。他是這個專案的首席工程師，從一開始就是領導者。
科學家們希望從多次飛行和飛行影像中獲得什麼樣的發現？
即使每次飛行持續時間都不會超過兩分鐘，但是將提供非常有價值的資料，協助我們以全新方式更瞭解火星上的環境。
火星上的空氣非常稀薄，與地球上空 30 公里高度處相當。就您的判斷而言，小型無人機真的能在紅色行星上起飛的可能性有多大？
我確信，只要能安全抵達火星，直升機就一定能從火星上起飛，也將執行飛行任務。AeroVironment 已經建造了太陽能和電池驅動的飛行器，並且成功地在空氣密度一樣低的高度飛行。這些飛行器的螺旋槳和火星直升機「機智號」的旋翼葉很相似。
六顆如圖中的 DCX 10 有刷馬達，直徑 10 mm，負責控制火星直升機的飛行方向。
在這個開創性的計劃中，工程師的最大挑戰是什麼？
如果你問電氣工程師，他們會說電子裝置的設計是最困難的部分。機械工程師會說機械設計是最困難的。軟體工程師則會說是軟體，以此類推，一直到我們問遍所有工程部門。研發團隊的每一名成員，無論是在 JPL、maxon 或是 AeroVironment，都非常努力讓這個歷史性任務成真。良好的團隊合作終究比什麼都重要。
這個開拓性的計劃有多少人參與？以及已運行了多久？
這架創新火星直升機的開發工作始於 2013 年。隨著時間的過去，大概已有數百人參與這項工作。其中也涉及了許多公司。例如 maxon，他們必須開發客製化元件，並且必須通過條件嚴格無比的測試。要滿足這個任務的要求並不總是那麼容易，但是我們辦到了。
為什麼選擇 maxon？
maxon 在太空領域擁有極其寶貴的經驗，並且在 21 世紀初期 AeroVironment 成功的奈米蜂鳥飛行器計劃中也扮演了重要的角色。那是第一隻使用 maxon 8 mm 有刷 DC 馬達來驅動的機器蜂鳥。
這些 DC 馬達必須符合哪些條件？
有很多方面，僅舉幾個例子，例如重量、長度、工作電壓、在特定轉矩和轉速之下的效率、特定載荷之下的使用壽命、保存溫度、工作溫度和防塵特性等。
航太工程師暨 AeroVironment, Inc. 公司專案經理 Matt Keennon
您會如何形容與 maxon 的合作關係？
與 maxon 的合作在所有方面都無懈可擊。透過我們的密切合作，我們已累積了大量的知識。小巧的 DC 馬達是這個專案中最困難的元件。
未來的火星直升機會朝什麼方向發展？
對於未來的火星直升機有許多想法，但都尚未成為定案。我確定火星直升機「機智號」將是邁向更大、更複雜的直升機的重要第一步，它將擁有我們今日甚至無法想像的能力。
誰？如何？什麼？精確資料
控制系統 直升機具有自主控制功能，因為完全無法遠程控制。原因在於地球與火星之間在發送無線電信號時會有時間延遲。
路線規劃 每次飛行都會有特定的飛行計劃。這些計劃會先在地球上透過程式設計完成，然後在每次起飛之前載入直升機。在飛行當天，直升機會在預定時間起飛，然後自主決定出一個快速計算出來的精準飛行控制指令，以完成整個飛行計劃並安全降落。
飛行剖面圖 起飛、攀升三公尺、橫向偏航（旋轉）以觀察四周，然後緩慢下降並安全著陸。更進階的飛行計劃可以包括在火星地形上方橫向平移達 150 公尺，然後回到出發點並降落
分析 計劃中應利用飛行之後的兩天來傳輸收集到的資料，包含所拍攝的彩色圖片，並規劃下一次飛行。飛行路線將隨著每一次飛行變得越來越複雜。 有 30 個實驗時間窗可用於執行飛行。預定一共進行五次探索飛行。
圖片版權
NASA/JPL-Caltech；maxon Group、AeroVironment, Inc.