無人機不止應用於地球科學,它即將登上火星執行探測任務

本次美國宇航局的火星無人機是一種小型自主的旋翼飛行器,它將與美國宇航局的火星2020漫遊者(目前計劃於2020年7月發射)一起升空執行任務。

無人機不止應用於地球科學,它即將登上火星執行探測任務

美國宇航局局長吉姆·布里登斯丁說:NASA有著令人自豪的歷史,而不久的未來,一架無人機在另一個星球天空飛行的想法是令人高興的一件事情,我們的太空探索也即將迎來一個全新的時代。火星無人機對我們未來在火星上的科學、發現和探索任務有很大的幫助。美國德克薩斯州眾議員John Culberson贊同布里登斯丁對美國第一次無人機太空探索未來的影響和理解。這次美國宇航局的火星2020任務可以說得到了很多科學人士的支持,因為無人機探測帶來的優勢是巨大的。

John Culberson說:美利堅合眾國是歷史上第一個在另一個世界上使用飛行器探測的國家,這又是一次壯舉。富有遠見的成就將激勵美國各地的年輕人成為科學家和工程師,為今後更大的發現鋪平道路。

火星無人機最初是在2013年8月開始建設的,當時是美國宇航局噴氣推進實驗室JPL的一個技術開發項目。火星無人機的機身大約有壘球那麼大,它的一對旋轉葉片將以每分鐘3000轉的速度穿梭與火星的大氣中,旋轉速度大約是地球上直升機速度的10倍。

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NASA科學任務管理局副局長Thomas Zurbuchen說道:用NASA的火星無人機探索這顆紅色星球,證明了科技創新的成功結合,也是推動未來火星探索的獨特機會,在117年前萊特兄弟證明了這種可控制動力飛行是可以實現的夢想之後,另一群科學家先驅者會證明,在另一個世界上也可以做到同樣的事情。

那麼這架直升機的動力從而何來呢?主要是因為它包含了可以充電的太陽能電池,以及一種加熱保護機制,可以使其在火星寒冷的夜晚保持一定溫度。

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除了攜帶了一顆充電的鋰離子電池之外它還攜帶了一系列的航空電子設備和通信設備,包括一塊小型太陽能電池板、可充電鋰離子電池、在寒冷的火星夜晚保持電子設備溫暖的加熱保護設備。這架無人機沒有任何科學儀器,但配備了極高分辨率彩色成像儀。

火星的大氣層只有地球的1%,所以當美國宇航局的無人機在火星表面飛行的時候,受各方面影響,它的重量不會減少,但是飛行高度一定會有很大的提升。科學家為了讓它在如此低的大氣密度下飛行,就必須仔細檢查所有的東西,使它儘可能輕,同時儘可能的強大。

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此為概念圖,不是2020年火星任務無人機

一旦火星探測器到達火星表面,就會找到一個合適的位置,把無人機部署一下,將其放置在地面上。然後火星探測器會駛離無人機的安全距離,從那裡給無人機傳遞一些簡單的自我檢查的命令。在它的電池充電並進行了一系列檢查環節之後,地球上的控制中心將命令火星無人機開始火星曆史上的第一次自主飛行。

這是一架無人機,沒有飛行員,地球距離火星很遠,因此無法實時控制飛行任務。所以美國宇航局軟件工程師為火星無人機開發了一種自主飛行的能力,能夠接收和解釋來自地面的指令,然後獨自執行任務。

整個30天的飛行測試活動將包括五次飛行,飛行距離遞增,最終達到幾百米,持續時間長達90秒。在它的第一次飛行之後,直升機將進行短距離垂直上升活動到3米以上,在那裡它將盤旋約30秒。

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作為一個先行測試的版本,一代火星無人機也有很多科學家認為這是一個高風險,但是有高回報的任務。如果不能發揮作用,2020年火星探測任務也不會受到影響。如果它能發揮作用,直升機會有一個更廣闊的未來,因為低空飛行的無人機可以到達地面無人機無法到達的地方。

其實對未來的探險家來說,清楚地看到下一個可攀登的高峰之外有什麼是至關重要的,我們的火星探測器受到多重限制。雖然我們現在已經從火星軌道衛星上觀測到了很多數據。但是我們可以想象未來的火星無人機飛行任務將實現什麼樣的目標。火星2020任務將用ULA的阿特拉斯五號火箭從位於佛羅里達州卡納維拉爾角空軍基地發射,預計將於2021年2月抵達火星。

該探測器將對火星著陸點進行地質評估,確定環境的宜居性,尋找古代火星生命的跡象,併為未來的人類探險者評估自然資源和災害。科學家將使用探測器上的儀器來識別和收集岩石和土壤的樣本,將它們封裝在密封的管道中,並將它們留在地球表面,以便在未來的火星任務後可以返回地球。

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