独创号火星直升机原本不应该持续这么长时间。美国宇航局工程师建造并测试了第一架在另一个星球上飞行的自驱动飞机，以回答一个简单的问题：直升机到底能飞吗？目标是在 30 个火星日内完成 5 次飞行，或者打破飞机的尝试。
但距离实验窗口已经过去 120 多个火星日了，“独创”号仍在飞行，并做着从未有人预料到的事情。这架直升机于 4 月 19 日进行了首飞，打破了其自己保持的距离和速度记录（ 序列号：4/19/21）。它正在帮助毅力号火星车探索杰泽罗陨石坑，该陨石坑靠近一个古老的河流三角洲，那里可能存在过去火星生命的迹象（ 序列号：2/17/21）。独创性正在应对季节变化和在崎岖地形上航行，而这两种飞行器的设计初衷并非如此。
“它已经进入了良好的状态，”Ingenuity 最初的总工程师、美国宇航局位于加利福尼亚州帕萨迪纳的喷气推进实验室鲍勃·巴拉拉姆 (Bob Balaram) 说，“它很自然，而且很有趣。”
以下是“独创号”在火星上所做的事情。
测试极限
与最初几次飞行相比，“聪明才智”飞得更远、更快、更高。这架直升机已将自身提升到距火星表面最高 12 米的高度，以每秒 5 米的速度快速飞行（大约是短跑纪录保持者弗洛伦斯·格里菲斯 - 乔伊纳的一半），飞行距离为 625 米（大约是火星长度的三分之一）。肯塔基德比赛）在一次飞行中。这些极端情况为工程师提供了有关火星飞行极限的宝贵信息。
“我们仍在努力吸取教训，”喷气推进实验室机器人工程师 Teddy Tzanetos 说道，他是 Ingenuity 任务的团队负责人。“一次又一次的飞行，我们正在了解性能的界限。”
早期，“独创”号以飞行团队未曾预料到的方式测试了其极限。在 5 月 22 日的第六次飞行中，直升机的导航系统出现故障，导致直升机出现令人震惊的翻滚和摇摆。
直升机的导航软件通过拍摄图像、读取图像上的时间戳并根据 Ingenuity 之前拍摄的照片中的地标来预测相机接下来应该看到的内容，从而跟踪飞行器的位置。如果下一张图像与预测不匹配，软件会纠正直升机的位置和速度以更好地匹配。
5 月 22 日的航班起飞后不到一分钟，一张图像在从 Ingenuity 的相机到机载计算机的途中丢失了。这意味着所有后续图像上的时间戳都有点偏差。巴拉拉姆说，在试图纠正它所认为的错误的过程中，独创号“疯狂地兜风”。
幸运的是，直升机在距离预定着陆点五米的范围内安全着陆。巴拉拉姆说，这种异常现象是因祸得福。他说，它让直升机经历了极端的运动——“如果你愿意的话，你可以多么积极地移动操纵杆”——工程师不会故意要求它这样做，而且做得非常好，他说。
“我们获得飞行经验是一件很偶然的事情，”巴拉拉姆说。“我们对这辆车更有信心了。”
做科学
原本，直升机小组想将车辆推至损坏为止。但现在研究人员飞行更加谨慎，频率也越来越低。那是因为直升机目前正在支持毅力号火星车进行科学研究（ 序列号：4/30/21）。
“我们不再处于独创月了，”查内托斯说。“我们只是一个更大团队的一小部分。”
这架直升机已经通过告诉火星车不要去哪里而证明了它的价值。7 月 5 日，Ingenuity 进行了第九次飞行，直升机飞越了一个名为 South Séítah 的沙丘地带，火星车很难安全地通过该沙丘地带。然后，独创号在南塞塔赫拍摄了一些岩石露头和凸起的山脊，这些在轨道航天器拍摄的图像中看起来很有趣。科学家认为这些山脊可以记录很久以前填满火山口的湖中一些最深的水环境。
在直升机拍摄的 3D 图像中，事实证明，这些山脊没有显示出表明岩石是在深水中形成的层。火星车团队决定继续前进，让“毅力”号免遭漫长、艰辛且有潜在危险的驾驶。
“他们不必将漫游车一路发送到这个特定目标，然后意识到，嘿，这可能不是最优先的事情，”巴拉拉姆说。
侦察车的侦察工作还需要“独创”号穿越直升机无法理解的地形。Ingenuity 的导航软件被编程为假设其下方的地面始终是平坦的，因为这是为第一个月的实验性飞行演示选择的地形类型。
“对于技术演示来说，这是一个完全合理的简化，”巴拉拉姆说。“但它已经被融入了。现在你被困在一个带有平坦地面假设的系统中。”
当直升机飞过倾斜的表面时，某些特征在其视野中似乎比地面平坦时移动得更快，从而使直升机对其运动产生错误的感觉。“机载导航无法解释它，除了认为我可能在转动或旋转一点，”巴拉拉姆说。直升机最终转向一侧。
该团队提出了一些解决方法，例如选择足够大的着陆区，不需要精确着陆，以及在崎岖地形上飞行时减速。
应对季节
火星上的空气非常稀薄（ 序列号：7/14/20）。但自 9 月中旬以来，杰泽罗陨石坑的大气层变得更加稀薄。随着火星的这一部分从春季进入夏季，空气密度从海平面处地球空气密度的约 1.5% 增加到约 1%。
这听起来似乎没什么大区别，但这足以让“聪明号”必须更快地旋转其旋翼叶片才能保持在高空。10 月份，直升机将旋翼速度提高至每分钟 2,700 转，而之前的最高转速为 2,537 转 / 分钟。
在更快的旋转速度下，直升机一次只能飞行 130 秒，而不是之前的 170 秒，而且不会有电机过热的风险。
察内托斯说，如果直升机只是在火星车周围的一个区域徘徊，那就没问题了。但火星二人组的下一个任务是前往杰泽罗陨石坑口长期干涸的河流三角洲。毅力号团队希望每个火星日都能行走数百米。Ingenuity 在一天内行驶的最远距离为 625 米，而且还是在较低旋转速度的情况下。
“跟上步伐将是一项挑战，”察内托斯说。
巴拉拉姆说，不过，Ingenuity 没有任何技术原因无法做到这一点。“当然有可能有一天它就不会醒来了。否则着陆就会失败，我们再也不会收到它的消息，因为它翻了。”他承认。“这些都是掷骰子，没有什么是不可避免的。除此之外，它应该可以持续工作好几个月。”
激励未来的飞行者
与此同时，工程师们已经开始梦想下一代火星飞机。
“独创性非常令人兴奋，我们正在突破很多领域，”查内托斯说。“它的重点是成为这个基础。重要的是接下来会发生什么。”
目前的蓝图包括放大版的“独创”号，它可以携带更多设备并单独工作或与流动站一起工作，以及一个大型六轴飞行器，其六个转子围绕中心环排列。像这样的飞行器可以比漫游车更快地覆盖更多的地面，在短短几个月内就能完成毅力号需要多年才能行驶的距离。
提交给 2023-2032 年行星科学和天体生物学十年调查的白皮书（对这些领域的目标和优先事项进行十年一次的审查）提出了火星科学直升机的几项可能的任务。其中一项任务是，该飞行器可以在莫斯山谷（Mawrth Vallis）等地点采集粘土矿物样本，莫尔斯山谷是一条被认为是由很久以前的洪水冲刷而成的河道。
Mawrth 是最后两个火星漫游车着陆点的决赛入围者，也是欧洲航天局罗莎琳德·富兰克林漫游车的竞争者，该漫游车将于 2022 年发射。粘土可以保存地球上的有机物质，因此前往 Mawrth 的任务可以寻找生命迹象。
直升机还可以探索有水冰沉积物的陨石坑，这些陨石坑的坡度对于火星车车轮来说太陡。通过在几个不同的高度进行测量，直升机可以帮助弄清楚大气层如何与地面交换气体，这可以帮助解开火星何时以及如何失去液态水的谜团。SN: 11/12/20）。或者直升机可以绘制火星表面大片区域的磁场图，揭示这颗红色星球何时以及如何失去其熔化的核心（ 序列号：2020 年 2 月 24 日 ）。
每当宇航员有时间访问火星时，“让无人机编队在天空中飞翔、运送货物或进行前方侦察可能会很有用，”查内托斯说。“这就是我所期待的令人兴奋的未来。”
