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火星将迎来首架无人机

时间:2021-02-19 15:02来源:无人机 作者:中国通航 点击:
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       文/ 杨先碧

 


▲ 降落在火星上的机智号无人机效果图
 
       2020年7月30日,美国火星2020探测器从佛罗里达州升空。与以往的火星任务不同的是,这次不仅携带了毅力号火星车,而且还有一个“小家伙”跟随升空,它就是即将在火星上翱翔的首架无人机——“机智号”。
 
       “机智号”有多大
 
       美国最近的这次火星探测任务主要是将毅力号火星车送上火星,“机智号”不过是个“添头”,因此它一点也不起眼。这从对它们的投入就可以看出来:“毅力号”耗资24亿美元,而“机智号”仅仅0.85亿美元。
 
       “毅力号”是一个“大家伙”,和一辆家用小轿车差不多大,其长3米、宽2.7米、高2.2米、净重1043千克。与“毅力号”相比,“机智号”小得可怜,净重只有1.8千克,旋翼叶片长度为1.2米。
 
       “机智号”藏于“毅力号”的“腹部”,并随着“毅力号”一起飞往火星。“机智号”的设计符合一款航天器的标准,可以承受火箭发射过程中产生的重力和振动。当“毅力号”着陆火星之后,科学家会将“机智号”唤醒,令其从“毅力号”的“腹部”飞出来。
 
       每次飞行任务完成后,“机智号”会再次回到“毅力号”的“怀抱”中。此时,“机智号”像是个袋鼠宝宝,静静地在“毅力号”的“腹部”沉睡。
 
       “机智号”如何飞翔
 
       火星大气环境十分恶劣:火星表面的大气压仅有地球的0.7%;火星大气中几乎没有氧气,95%是二氧化碳,火星大气的平均温度是-63℃。因此,想在火星上飞起来是件十分不容易的事情。当然,无人机在火星上飞行也有比地球有利的地方,那就是火星引力只有地球引力的三分之一,无人机不需要花太大的“力气”来克服火星引力。
 

▲ “机智号”(前)与“毅力号”(后)个头对比
 

▲ “机智号”的结构示意图
 

▲ “机智号”模型
 


▲ 工作人员对“机智号”进行测试调整
 
       为了让“机智号”能在火星上顺利飞行,科学家为它设计了先进的旋翼。这个旋翼包括2个转子、4个叶片,每个叶片长1.2米。这些叶片采用了碳纤维材料,薄如蝉翼,轻如鸿毛。同时,“机智号”配备有抗辐射系统,这可保证其在寒冷的火星环境中正常运行。
 
       尽管“机智号”采用了先进的材料和设计,但它的飞行能力还是特别有限:最大飞行距离为300米,最大飞行高度只有5米。这是因为在火星上飞行十分费劲,旋翼要每分钟旋转2800次才能保障“机智号”的正常飞行。而在地球大气层中,旋翼旋转速度只需280次左右就可轻松且平稳地飞行。
 
       “机智号”将在“毅力号”着陆后的60~90个火星日后,进行为期30天的飞行稳定性测试,预计最多飞行5次。由于旋翼功率很大,且“机智号”携带的充电式锂电池又不能太大,因此“机智号”每次的飞行时间很短,只有90秒。
 
       为什么不给“机智号”配备更大的锂电池呢?这是因为如果携带的电池太大太重的话,“机智号”可能在火星上就飞不起来了。“机智号”携带有太阳能电池板(位于无人机的顶部),可利用阳光为锂电池充电。“机智号”飞行短短90秒,却需要一个火星日(24.62小时)的时间来充电。
 
 


 
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