MOC on Mars：乐高独创号直升机
BrickNerd专访NASA/JPL机械工程师Stephen Pakbaz，了解他创作的1:1比例乐高独创号火星直升机MOC的设计过程、机械结构和幕后故事。
概述
本文最初发表于BrickNerd（2021年6月13日），是对NASA喷气推进实验室（JPL）机械工程师Stephen Pakbaz的专访。Stephen是乐高Ideas第5套作品——21104好奇号火星车的设计者。他为Bricks LA年度展览创作了1:1比例的乐高独创号火星直升机MOC，配有电机驱动的旋翼系统，同时开发了1:3比例的小型版本并在Rebrickable上免费分享了搭建说明。
完整内容
你可能在不知不觉中对搭建者Stephen Pakbaz比你想象的更熟悉。事实上，Stephen设计了第五个乐高Ideas套装——标志性的21104好奇号火星车。每年，Stephen都会为Bricks LA的太空主题带来超乎想象的（抱歉，我忍不住了）动力化内容。感觉明年可能又会给我们带来那些激动人心的体验。
Stephen为我们预览了封锁结束后会有什么好东西，这次他建造了一个令人惊叹的1:1比例独创号直升机乐高模型，该直升机于今年4月从坚持号火星车上部署到火星上。他还建造了一个迷你版的独创号，稍后你会看到。剧透警报：它们都能像真机一样运转！Stephen慷慨地分享了他最新太空MOC的深入极客情报。
在BrickNerd，我们通常喜欢包含搭建者与他们的乐高的合照，但在这个案例中，这是Stephen与他的一件非乐高MOC：正在真正的火星上漫游的实际坚持号底盘。
Gwyneth： 感谢你接受BrickNerd的采访！在谈论乐高航天器之前，能请你描述一下你的职业来铺垫一下背景吗？
Stephen： 我是喷气推进实验室（JPL）结构与配置组的机械工程师。虽然我在JPL一直拥有这个头衔，但不同经验级别有所不同。我从一级开始，现在已经是三级了。我参与过的第一个航天器是好奇号火星车，设计简单的支架并进行测试。之后，我去建造和测试了GRAIL（重力恢复与内部实验室）航天器的主要仪器，该航天器成功绘制了月球的重力场。然后我在另一家公司花了一段时间设计TESS（凌日系外行星巡天卫星），它已发现了126颗系外行星，另有2686颗候选行星尚未确认。
对于坚持号火星车，我是负责建造整个底盘的首席工程师，这比我为好奇号火星车制作的小零件来说是一个很大的提升。目前，我正在参与欧罗巴快帆航天器的工作，该航天器将探索木星的卫星欧罗巴。从高中开始，我一直想参与探索欧罗巴——一颗被行星大小的液态水海洋覆盖的冰层卫星，可能支持生命——所以我对此任务非常兴奋，我肯定计划把它变成乐高模型！
Gwyneth： 这些项目每一个都绝对令人着迷！但既然我们特别对积木着迷，我必须把我们带回地球：你什么时候开始制作这个乐高模型的？是从较小比例的MOC开始的，还是你一开始就预期建造1:1模型？
Stephen： 我在大约2020年3月开始制作我的全尺寸独创号模型，但最初我打算创建一个坚持号模型，它会与我的好奇号火星车乐高套装非常相似。然而，搭建过程这次没有那么令人满意。由于两个火星车非常相似，大多数机械挑战都已经解决，主要剩下外观更新。正是在这时我意识到，许多太空和乐高粉丝也可能把我的好奇号火星车改装成他们自己的坚持号版本。这确实在坚持号火星车着陆前后发生了，在网上看到它们出现真是太棒了。
我的注意力最终转向了任务中最新和最具实验性的部分——火星直升机侦察兵，这是独创号获得正式名称之前的称呼。几年来我一直想制作一个1:1比例的航天器或航天器的一部分来在乐高展会上展示，而独创号直升机似乎是一个完美的机械挑战，同时也能给公众留下深刻印象。这也是我最大的MOC，花了大约一年才完成。在这个过程中，我开发了一个1:3比例的独创号模型，发布在LEGO Ideas上，并在Rebrickable上免费分享了分步搭建说明，就像我对好奇号火星车模型所做的那样，以便其他人可以更多地了解这辆不可思议的飞行器。
Gwyneth： 让我们先把极客细节理清。所有重要的比例和规格是什么？
Stephen： 我1:1比例独创号直升机上的旋翼从尖端到尖端为150螺柱（4英尺或1.2米），我认为精确到了最近的螺柱。整个模型，从底板底部到通讯天线顶端约为72螺柱（22.7英寸或57.6厘米）高。电机以大约5-6转/分钟的速度旋转旋翼。这比真直升机的2400转/分钟慢了400多倍，但我仍然觉得看着它很入迷。我的1:3比例模型的旋翼跨度当然就是50螺柱，转速只受你在模型后面转动手柄的速度限制，不过我想它在达到2400转/分钟之前就会自己散架。
Gwyneth： 你是在真正火星车的建造过程中建造乐高模型的，还是完成后为了纪念它而建造？你的创作过程如何与你在现实生活中的角色交集？
Stephen： 我在建造真正的坚持号火星车的同时在做一个不同的MOC，直到我已经转向欧罗巴快帆航天器之后才开始制作独创号模型。同样，我在已经转向GRAIL航天器的工作之后才创建了我的好奇号火星车乐高模型。现在回想起来，当涉及创建我工作过的航天器乐高模型时，我似乎总是在实际工作完成之后、发射之前创建乐高版本。
Gwyneth： 你通常会搭建你在工作中看到的设备吗？你的同事会在这个过程中给反馈吗？
Stephen： 我倾向于建造展示某种机制或有趣几何形状的MOC。这种偏好很适合航天器，也解释了我的职业和爱好之间的相似性。我也更像一个独自搭建的人，喜欢慢慢来（这就是为什么我拒绝了多次上LEGO Masters电视节目的邀请，尽管我喜欢看这个节目）。我通常会花一年或更长时间来完成大型项目。进展通常是断断续续的，中间有很长的停顿。在这些停顿期间，我经常将注意力转移到一个较小的搭建上以保持趣味。我不经常与同事或朋友分享我的进展，除非我需要一些动力来完成某些东西。
Gwyneth： 除了”放大比例”之外，建造更大的版本是否有呈指数级增加的障碍？较小的模型也能动吗？
Stephen： 在机械上，我认为1:1比例的直升机实际上比1:3比例的模型更容易建造。两个版本都有类似的齿轮机构使旋翼以相反方向旋转。较大的模型使用安装在主体中的电机，而较小的版本在底座背面有一个手摇曲柄（虽然人们可以轻松地用电机替换）。较大的直升机允许更大的灵活性和空间来设计机构，而我在较小模型中能放入的东西受到了更多限制。克服两个模型的机械挑战都非常令人满意，但我认为我更享受让较小的模型成功运转的感觉。
Gwyneth： 你有真实物品的图纸吗，是决定从图纸开始建造乐高版本还是反过来？
Stephen： 当我在帮助设计坚持号火星车底盘时，我参与了在火星车上找一个地方安装直升机的任务。当任务被转交给其他工程师后，我继续关注进展。在此期间，我学到了很多关于设计的信息，这当然在创建乐高模型时很有帮助。直升机并不总是被保证成为任务的一部分，但所有参与者都很兴奋并决心使其成功。创建这辆乐高模型只是我表达对项目的支持和热情的方式。
Gwyneth： 通常搭建者讨厌关于”多少零件”的问题，但是为了一个1:1比例的模型，你是否需要掌握零件数量？你用数字方式设计的吗？
Stephen： 我还不确切知道我的1:1比例模型中有多少零件，但我认为比你根据其大小预期的要少得多。底板相当平坦，着陆腿又长又细，主体不是很大，旋翼和太阳能板相当薄而平。所以虽然整个模型占据了令人印象深刻的体积，但大部分空间是空的。我目前的最佳估计是大约4000-5000个零件。
像我的大多数模型一样，我先在方格纸上开始设计，以搞清楚机械和几何。通常，我在搭建过程的最后创建数字模型，这样我就有一个设计记录，也更容易与其他搭建者分享。然而，由于这个模型比我之前尝试的任何东西都大，我发现有必要在建造的同时进行数字设计，这样我就能掌握需要购买的零件，以便获得必要颜色和数量的零件。
这包括大量用于旋翼的黑色零件和一大盒深橙色板用于火星地貌。当时，我不确定我想要底板上的地貌看起来是什么样的，所以我高估了需要多少深橙色，但我确信这些额外的零件在未来的火星模型中会派上用场！
Gwyneth： 1:1模型的重量如何影响模型，特别是运动方面？
Stephen： 真正的独创号直升机大约四磅重，根据我的厨房秤，1:1独创号模型不含底板约七磅重。这个重量的很大一部分在旋翼上，即使它们旋转平稳且完美平衡，我也不会惊讶它们给电机带来了比预期更多的负荷，但到目前为止它运行得相当好。所有这些重量都压在又长又细的腿上，旋翼围绕一根细中央轴旋转，所以启动和停止旋翼时模型中也有一些明显的扭曲，但一旦旋翼达到恒定速度就会再次稳定。
Gwyneth： 请谈谈运动部分。全靠一个电机驱动？它真的需要非常复杂的Technic工作吗，还是比人们想的更直接？你是如何校准运动使其与原件一致的？
Stephen： 模型由单个Power Functions XL电机、电池盒和红外接收器供电。旋翼连接到大型Technic转盘，通过几个齿轮将旋翼连接在一起并连接到电机。齿轮本身并不复杂，但需要大量Technic结构来将所有东西固定在一起并尽可能坚固。真正的直升机由位于每个旋翼上方的独立电机驱动，但由于空间限制，在主体中安装单个电机对我的模型来说是最可行的方案。
Gwyneth： 在用乐高搭建时是否遇到了真实航天器因为重量/材料而不需要处理的结构不稳定问题？
Stephen： 真正的独创号直升机有使用碳纤维复合材料、金属和其他特殊材料的优势，能够在最轻重量的情况下实现最大强度和功能。相反，被限制在塑料乐高零件上确实带来了一些有趣的但并非不可克服的挑战。例如，我的1:1独创号模型无法支撑自身重量。细长的着陆腿只会向外张开直到断裂。然而，将腿固定在底板上帮助创建了更坚固的结构。
虽然JPL工程师和乐高设计师都有广泛的测试项目来确保产品质量，但我有一只专门的猫咪助手，名叫Sunspot，它喜欢通过跳上桌子、在着陆腿下行走、用下巴蹭旋翼边缘来测试我1:1独创号模型的完整性。她不断的推挤和试探确实帮助我发现并加固了任何弱点。
Gwyneth： 这是一个喵喵叫的完美解决方案！（抱歉，我忍不住。）你在疫情开始时就开始了这个项目。“隔离”在模型开发中起到了什么作用吗？
Stephen： 隔离确实影响了我1:1独创号模型的开发。完成这个MOC的一个主要动力因素是我可以在乐高展会上和其他公共活动中展示它。（我在家唯一有足够空间运行它的地方是餐厅桌子或后院。）当这类展示机会消失时，我完成MOC的动力也随之消失。
正是在这时我把注意力集中在制作1:3比例的模型上。这是我能实现的最小比例，同时仍然包含一个机制来展示旋转的旋翼。然后我把它发布在LEGO Ideas上，并在Rebrickable上免费分享了分步说明，这样人们就可以搭建自己的模型并了解它将如何开创太空探索的历史性新进展。
随着坚持号接近2021年2月18日的预定着陆，我完成1:1比例模型的动力又回来了。这也是疫情形势开始看起来更有希望的时期。我不确定什么时候事情会完全恢复正常，但我想在恢复正常时做好准备。
Gwyneth： 很多人搭建乐高是为了忘记工作的压力，但你经常在家第二次搭建你的工作项目。你觉得乐高搭建与火星车搭建是极其不同的体验，还是这两种体验在相互促进？
Stephen： 我发现我在工作中压力较大时，往往是最有建设性的乐高搭建时期。我不确定这是怎么运作的，或者额外的精力从哪里来，即使我的职业和爱好明显是相连的。我认为用乐高建造航天器模型是分享我对太空探索的兴奋的有效方式。
事实上，1:1模型的最后一部分也是最困难的部分是创建底板上的地貌。我最初想的是有小山丘和陨石坑的东西，看起来会不错，但更适合较小比例的模型。直到真正的独创号直升机被部署到火星表面并返回了着陆点的照片，一切才变得更加合理。如计划的那样，真正的直升机被放在尽可能平坦的地形上，这在处理实验性飞行器时非常有意义。部署点仅有的其他特征是穿透火星尘埃最上层露出的卵石和岩石碎块。这是我完成模型所需的最后一点信息，我对结果非常满意。
Gwyneth： 你提到了家里空间不足。这个模型是模块化的吗？当再次可以公开展示时，你预见到了运输方面的挑战吗？
Stephen： 我建造1:1独创号模型的初衷是将它带到乐高展会和其他与太空探索相关的活动，因此在搭建过程中，使其更容易拆卸和重新组装一直是我考虑的因素。旋翼和Technic结构的主要部件用大量32054 Technic摩擦销固定在一起，端部带有轴套，所以我可以轻松地将它们拔出来进行运输或维修。旋翼可以进一步一分为二，太阳能板和着陆腿很容易拆卸，底板可以分解为四个部分。我还没有机会在任何活动中展示它，但当那个时刻到来时我会准备好了！