海盜1號(hào)拍攝的火星表面
再到1997年,火星探路者號(hào)帶著人類第一輛火星車“旅居者號(hào)”登陸火星。
幾十年來(lái),人類對(duì)火星的探測(cè)幾乎貫穿了整個(gè)人類航天史,但是這些火星車都有一定的局限性。
發(fā)射到火星表面的火星車拍到的圖像分辨率是很高,但就是腿太短,移動(dòng)距離有限,“越野”能力不足,無(wú)法進(jìn)入山谷、坑道、懸崖等復(fù)雜地形作業(yè)。
比如第一輛登陸火星的“旅居者號(hào)”,僅移動(dòng)了約100米。
“好奇號(hào)”火星車
我們最為熟知的“好奇號(hào)”火星車,迄今為止已運(yùn)行了8年,才累積行駛了 22 公里,算一下速度還沒(méi)有蝸牛爬得快。
于是,工程師就想了一個(gè)辦法來(lái)擴(kuò)展火星車的視野——無(wú)人機(jī)。
還有哪些黑科技?
給火星車配一個(gè)無(wú)人機(jī),其實(shí)這個(gè)點(diǎn)子不難想到,真正的難點(diǎn)在于:怎么把它造出來(lái)?
了解飛行的人都知道,飛機(jī)能夠飛起來(lái),是因?yàn)榭諝馓峁┝松Α?/p>
火星表面的重力只有地球的1/3左右,看起來(lái)似乎對(duì)飛行很友好,但火星有一個(gè)致命的缺點(diǎn):大氣很稀薄,只有地球的1%,在火星上獲得起飛所需的升力是非常困難的。
圖片:圖蟲創(chuàng)意
這相當(dāng)于在地球上3萬(wàn)米以上的高空起飛,我們生活中最常見(jiàn)的那種航拍無(wú)人機(jī),最大飛行海拔6000米左右。因此根據(jù)地球空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)的飛行器在火星上都飛不起來(lái)。
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??臁?/p>
戰(zhàn)斗機(jī)突破音障
但是螺旋槳也不能轉(zhuǎn)太快,因?yàn)殡S著速度的增加,當(dāng)接近音速時(shí),會(huì)出現(xiàn)一股強(qiáng)大的阻力,使飛行器產(chǎn)生強(qiáng)烈的振蕩,這個(gè)現(xiàn)象俗稱為音障。
順便提一下,火星的音速是 240m/s,比地球上還要慢三分之一,所以無(wú)人機(jī)葉片的轉(zhuǎn)速被限制在每分鐘 2400 轉(zhuǎn)。
毅力號(hào)與機(jī)智號(hào)個(gè)頭對(duì)比
限制轉(zhuǎn)速,又要有足夠升力,工程師團(tuán)隊(duì)就把重量限制在1.8公斤左右,頂部安裝了四個(gè)碳纖維葉片,還有一個(gè)太陽(yáng)能電池板。
NASA 為此還建立了巨大的模擬測(cè)試室,創(chuàng)造了一個(gè)完全真空的環(huán)境,模擬無(wú)人機(jī)在離開地球之后可能面臨的各種極端情況。
在最初的幾次測(cè)試中,工程師們發(fā)現(xiàn),由于無(wú)人機(jī)的葉片比較細(xì)長(zhǎng),測(cè)試時(shí)飛機(jī)總是不停擺動(dòng)。
為了解決這個(gè)問(wèn)題,他們把螺旋槳的葉片做得非常硬,比地球上的無(wú)人機(jī)要硬很多。
最終,“機(jī)智號(hào)”實(shí)現(xiàn)了在-90℃的模擬火星環(huán)境下正常工作,水平移動(dòng)的速度為10米每秒,爬升速度為3米每秒。
我們的“天問(wèn)”怎么樣了?
2020年,人類向火星發(fā)射了希望號(hào)、天問(wèn)一號(hào)、毅力號(hào)三個(gè)探測(cè)器。
天問(wèn)一號(hào)成功發(fā)射
隨著“機(jī)智號(hào)”這幾天要開始的火星飛行之旅,我們的“天問(wèn)一號(hào)”,也將在今年5、6月左右進(jìn)行著陸。
為什么率先到達(dá)的天問(wèn)一號(hào),還要在軌道等三個(gè)月呢?因?yàn)槲覈?guó)首次火星探測(cè)任務(wù),一次要完成“繞、著、巡”三個(gè)任務(wù)。
天問(wèn)一號(hào)
2月10日,天問(wèn)一號(hào)順利進(jìn)入大橢圓環(huán)火星軌道,實(shí)現(xiàn)了第一步“繞”的目標(biāo)。后續(xù)天問(wèn)一號(hào)還將經(jīng)過(guò)多次軌道調(diào)整,進(jìn)入火星停泊軌道,探測(cè)預(yù)選的著陸區(qū),并將在今年5、6月左右擇機(jī)登陸。
2021年的火星,注定不寂寞!
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