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無人機整機
無人機配件
無人機服務(wù)
設(shè)備與工具
給火星車配一個無人機，其實這個點子不難想到，真正的難點在于：怎么讓它飛起來？
火星表面的重力大約只有地球的 1/3 強（38%），看起來似乎很容易起飛，但有一點非常致命：火星大氣的密度只有地球的 1%。由于幾乎沒有空氣流動，在火星上獲得起飛所需的升力是非常困難的，因此，根據(jù)地球空氣動力學設(shè)計的飛行器在火星上都飛不起來。
如果想在火星上起飛，飛行器必須是超輕的，而且螺旋槳的轉(zhuǎn)速要非?？?。但螺旋槳也不能轉(zhuǎn)太快，因為隨著速度的增加，風險也會增加。
「沒有直升機在這種條件下飛起來過——這大概相當于在地球 3 萬米海拔上起飛，」NASA 噴氣推進實驗室技術(shù)組成員、火星無人機項目首席工程師 Bob Balaram 說道?！嘎菪龢荒茉睫D(zhuǎn)越快，因為它的尖端會接近音速，接下來就是超音速。我們并不想讓它達到音速，因為這會加劇湍流效應(yīng)?！?/p>
通常在移動速度接近音速時，會出現(xiàn)一股強大的阻力，使飛行器產(chǎn)生強烈的振蕩，這個現(xiàn)象俗稱為音障。即使是直升機旋翼的翼尖出現(xiàn)這樣的情況也不好處理。順便一提：火星的音速是 240m/s，比地球上還要慢三分之一。
此外，毅力號的設(shè)計團隊還設(shè)定了無人機的尺寸，確定該探測器可以容納一個葉片直徑 1.2 米的微型無人機。
在弄清楚這些限制之后，NASA 噴氣推進實驗室（JPL）的工程師開始著手設(shè)計第一架火星無人機。
他們將無人機的重量限制在 1.8 千克左右，這得益于輕量級電子設(shè)備的進步。如果放在幾十年前，輕量級電子計算機、傳感器、攝像機、陀螺儀等都還沒有被發(fā)明出來，造這么一個輕量級無人機幾乎是不可能完成的任務(wù)。
無人機的最終設(shè)計看起來像一只戴著復(fù)雜頭飾的長腿蜘蛛。它的主體是一個盒子，盒子上伸出四條腿，使機身能夠直立。
無人機的頂部安裝了四個碳纖維葉片，還有一個太陽能電池板。這些葉片的設(shè)計轉(zhuǎn)速可達每分鐘 2400 轉(zhuǎn)。對于無人機來說，這是極快的轉(zhuǎn)速。相比之下，一架傳統(tǒng)直升機每分鐘的轉(zhuǎn)速僅為 450 到 500。
Ingenuity 無人機和你的筆記本電腦差不多重，不知道里面承載了多少黑科技。
然而，無人機造出來只是成功了一半，重點是要確保它能在火星上飛起來?！赋嗽O(shè)計，你還要考慮一個問題：『怎么測試？』因為之前沒有人這么做過。」MiMi Aung 表示。
幸運的是，NASA 的 JPL 實驗室配置了可以用于這項工作的巨大測試室。這是一個名為「空間模擬器」的巨大房間，它可以創(chuàng)造一個完全真空的環(huán)境，還可以模擬無人機在離開地球之后可能面臨的各種極端氣溫。為了模擬火星大氣，他們將空間模擬器抽成近乎真空的環(huán)境，然后再往里填二氧化碳，這樣就得到了類似火星的大氣密度。
除了大氣，重力也是一個要解決的問題。為了模擬火星上的重力，工程人員給無人機系上了一根細繩。這根細繩及相關(guān)裝置叫做 Gravity Offload System，可以提供向上的拉力。
在最初的幾次飛行測試中，研究小組發(fā)現(xiàn)，測試無人機的葉片總是不停地上下擺動。由于葉片比較細長，這種擺動的傾向也發(fā)生在地面直升機上，但是厚重的大氣減弱了這種影響。
為了解決這個問題，他們把螺旋槳的葉片做得非常硬，比地球上同等大小的普通直升機要硬得多。
該團隊在各種極端條件下進行了數(shù)十次飛行測試，最低測試溫度達到零下 90 度。測試完成后，他們將無人機折疊起來，放入了毅力號探測器。
在毅力號到達火星并找到合適的位置之后，它會將 Ingenuity 放出來，讓它獨立完成任務(wù)。
毅力號將 Ingenuity 放到火星表面后揚長而去。
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