NASA于加州沙漠测试下一代火星自主导航软件 应对“独创号”着陆挑战

美国国家航空航天局（NASA）的工程师团队近期在地球上的火星模拟环境中，对下一代无人机飞行软件——扩展鲁棒空中自主（Extended Robust Aerial Autonomy, ERAA）进行了严格的测试与迭代。此项关键研发工作旨在解决“独创号”（Ingenuity）火星直升机在任务后期遭遇的导航难题，以确保未来火星探测器能够在更具挑战性的地貌中实现独立作业能力。

测试活动主要集中在加利福尼亚州的死亡谷国家公园和莫哈韦沙漠，具体时间点落在今年四月下旬和九月。在死亡谷的试验中，NASA喷气推进实验室（JPL）的团队操控研究用无人机飞越了地标稀疏的沙漠沙丘，包括“火星山”（Mars Hill）和“梅斯基特平坦沙丘”（Mesquite Flats Sand Dunes）等特定区域。在死亡谷的试验期间，记录到的最高气温达到113华氏度，即45摄氏度，这为软件的极端环境适应性提供了实测数据。参与此次测试的人员包括NASA工程师、JPL专家团队，以及无人机飞行员罗兰·布洛克（Roland Brockers）和死亡谷国家公园管理者迈克·雷诺兹（Mike Reynolds）。

ERAA软件的开发背景源于“独创号”火星直升机在2024年1月18日执行的第72次，也是最后一次飞行中，其导航算法被火星上类似的沙丘地貌所干扰，导致任务终结。据报道，“独创号”在最后一次着陆时，一个碳纤维旋翼叶片受损，结束了其长达72次的飞行，这一飞行次数远超最初预期的五次目标。JPL的内森·威廉姆斯（Nathan Williams）指出，实地测试提供的视角比单纯依赖计算机模型和有限的卫星图像更为全面，因为“科学上有趣的地貌特征并不总是在最平坦的地方，所以我们必须准备好探索更具挑战性的地形”。

此次地面测试凸显了NASA对开发尖端机器人能力的持续投入，这些能力对于计划于2025年及以后进行的火星探索任务至关重要。NASA科学家利用死亡谷作为火星模拟场地的历史可追溯至20世纪70年代，当时他们正为“海盗号”（Viking）着陆器准备着陆方案。此外，JPL工程师此前也曾在此公园使用载人直升机测试“毅力号”（Perseverance）火星车精密着陆系统的某个组件。当前，NASA的火星探索计划（Mars Exploration Program）资助了包括ERAA在内的25项技术开发项目，其中还包括在白沙国家公园测试“拉西”机器人（LASSIE-M）以及开发火星电动可重复使用飞行器（MERF）。白沙国家公园，这个位于新墨西哥州、拥有地球上最大石膏沙丘场的区域，也因其与火星环境的相似性，成为测试其他类型火星机器人的重要场所，例如LASSIE-M机器人在2025年8月就曾在此测试其在松散沙地上的移动能力。

在死亡谷进行的这种极端模拟环境下的严格测试，体现了NASA解决深空探索工程难题的务实、迭代方法。获得死亡谷第三份无人机研究许可证，也印证了这片受保护区域作为关键科学试验场地的独特价值。罗兰·布洛克明确表示，未来火星探测器的目标是实现更高的多功能性，不再需要担忧穿越沙丘等复杂区域。这种对自主导航和地形适应性的专注，标志着NASA正朝着使机器人在不可预测的火星环境中独立运行迈出明确的战略步伐。NASA的“海盗号”项目始于1968年，其着陆器依靠两个放射性同位素热电机提供电力，这与现代无人机测试的电力需求形成对比，但都指向了在另一星球上实现自主运行的共同目标。