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一架造價(jià)8500萬美元的無人機(jī)正在火星起飛

日期: 2021-04-20 10:49:19    來源:南京新航線教育培訓(xùn)學(xué)院

來源:果殼


在地球的鄰居火星上,一架名叫機(jī)智號(hào)的無人機(jī)正在起飛,成為首個(gè)在地球以外的星球上御風(fēng)飛行的人造物體。


毅力號(hào)火星車和飛翔中的機(jī)智號(hào)無人機(jī)藝術(shù)想象 | NASA/JPL-Caltech/PIA23963


那天,在火星上一直開著好好的毅力號(hào),突然“哐當(dāng)”一聲,從車底拋下了一個(gè)吉他箱形狀、石墨復(fù)合材料的“奇怪”罩子。被這個(gè)罩子小心保護(hù)、一直藏在毅力號(hào)車底的,便是這架花費(fèi)8500萬美元的機(jī)智號(hào)無人機(jī)了。


毅力號(hào)機(jī)械臂頂端的紫外拉曼光譜儀夏洛克配套的相機(jī)華生拍攝的車底 | NASA/JPL-Caltech/MSSS/PIA24448


搭“順風(fēng)車”來火星


著陸火星,兇險(xiǎn)異常,可憐瘦小又柔弱的機(jī)智號(hào)自己顯然是搞不定的,只能靠抱毅力號(hào)火星車的“大腿”了。


為了把首個(gè)火星無人機(jī)安全帶上火星,毅力號(hào)項(xiàng)目組可以說是操碎了心。工程師把機(jī)智號(hào)小心折疊起來,牢牢固定在毅力號(hào)火星車底,又罩上保護(hù)罩。




毅力號(hào)車底的無人機(jī)和罩上保護(hù)罩的樣子 | NASA/JPL-Caltech


就這樣,機(jī)智號(hào)無人機(jī)搭上毅力號(hào)火星車的順風(fēng)車,被一同塞入氣動(dòng)外罩內(nèi),發(fā)射前往火星。


裝入氣動(dòng)外罩的毅力號(hào)火星車和機(jī)智號(hào)無人機(jī) | NASA/JPL-Caltech/KSC/PIA23925/haibaraemily


“老母親”毅力號(hào)經(jīng)過6個(gè)半月的漫長(zhǎng)飛行來到火星附近,又經(jīng)過“恐怖七分鐘”,于2021年2月18日著陸火星表面。機(jī)智號(hào)無人機(jī)也隨之來到了這顆紅色星球。


毅力號(hào)火星車借助空中吊車著陸火星藝術(shù)想象  | NASA/JPL-Caltech


著陸一個(gè)月后,毅力號(hào)火星車拋下無人機(jī)保護(hù)罩,驅(qū)車前往機(jī)智號(hào)的起落場(chǎng)。這是毅力號(hào)就近物色的一片平坦、無障礙物的區(qū)域,機(jī)智號(hào)接下來的試飛,就將從這里起飛和降落。


機(jī)智號(hào)無人機(jī)的飛行區(qū)域。著陸區(qū)附近彩虹色區(qū)域是影像合成造成的失真,并不是真實(shí)存在的顏色 | NASA/JPL-Caltech/University of Arizona/PIA24494/haibaraemily


不過,沒有了工程師的現(xiàn)場(chǎng)幫助,這個(gè)和“母體”分離的過程相當(dāng)精細(xì)而漫長(zhǎng)。


這個(gè)“孩子”,生了八天


工程師給機(jī)智號(hào)設(shè)計(jì)了一套“自行解綁”的流程:


1. 解鎖無人機(jī)與火星車之間的綁定裝置(毅力號(hào)著陸后的第36個(gè)火星日完成)。


2021年3月26日,毅力號(hào)華生相機(jī)拍攝 | NASA/JPL-Caltech/MSSS/PIA24441


2. 通過自旋擺動(dòng),解放半邊機(jī)身,展開其中兩條腿(第37個(gè)火星日完成)。


2021年03月28日,毅力號(hào)華生相機(jī)拍攝 | NASA/JPL-Caltech/MSSS/PIA24442


3. 繼續(xù)旋轉(zhuǎn)直至機(jī)身完全垂直(第38個(gè)火星日完成)。


2021年03月29日,毅力號(hào)華生相機(jī)拍攝 | NASA/JPL-Caltech/MSSS/PIA24443


4. 展開剩下兩只腿(第39個(gè)火星日完成)


2021年3月30日,毅力號(hào)華生相機(jī)拍攝 | NASA/JPL-Caltech/MSSS/PIA24449


5. 充電(第39~43個(gè)火星日完成)。


展開全部四條腿之后,無人機(jī)處于距火星表面13厘米的懸空狀態(tài),“頭頂”和毅力號(hào)火星車的“腹部”依然保持連接,由毅力號(hào)通過“臍帶”為機(jī)智號(hào)太陽能板的6塊鋰電池充滿電——這也是機(jī)智號(hào)最后一次從“母體”獲取能源,一旦切斷連接,它就只能靠自己獲取太陽能和保溫了。


2021年4月3日,機(jī)智號(hào)無人機(jī)彩色相機(jī)拍攝的首張照片,此時(shí)無人機(jī)還在火星車底,可見火星車兩個(gè)輪子 | NASA/JPL-Caltech/PIA24437


6. 分離(第43個(gè)火星日完成)。


切斷無人機(jī)頂部和火星車“腹部”的連接,火星車迅速開走,讓無人機(jī)盡快沐浴在陽光下充電。


毅力號(hào)駛離機(jī)智號(hào)CG場(chǎng)景 | NASA/JPL-Caltech and Lockheed Martin Space [1]


至此,無人機(jī)和火星車的“解綁”流程終于全部完成。


火星上的一小步,太陽系的一大步


在機(jī)智號(hào)試飛的一個(gè)月里,毅力號(hào)會(huì)停留在觀景區(qū)一帶,作為通訊中轉(zhuǎn)站為機(jī)智號(hào)和地球傳遞信息。這是火星上屬于機(jī)智號(hào)的一個(gè)月。


待到整個(gè)試飛期結(jié)束后,毅力號(hào)才會(huì)正式開始火星探索之旅,向它的目標(biāo)——杰澤羅撞擊坑中的三角洲駛?cè)ァ?/p>


毅力號(hào)火星車之后的行進(jìn)路線(藍(lán)色和紫色二選一)| NASA/JPL-Caltech/University of Arizona/PIA24486


隨著火星車越開越遠(yuǎn),機(jī)智號(hào)終將被永遠(yuǎn)拋在身后,它的電池會(huì)耗盡、信號(hào)會(huì)丟失,最終成為一座被風(fēng)沙掩埋的小小紀(jì)念碑,永遠(yuǎn)停留在它最后一次降落的地方。


2021年4月6日(第46個(gè)火星日),毅力號(hào)的華生相機(jī)拍攝的“同框照”。此地一為別,孤蓬萬里征。 | NASA/JPL-Caltech


不過,機(jī)智號(hào)并不孤單,和它相伴的,還有一塊來自萊特兄弟“飛行者一號(hào)”的蒙皮布。這塊郵票大小的蒙皮布被包裹在機(jī)智號(hào)太陽能電池板下的電纜上,將和機(jī)智號(hào)一同矗立在火星上,紀(jì)念著人類首次挑戰(zhàn)火星無人機(jī)飛行的壯舉,也一同宣示著,人類挑戰(zhàn)天空飛行的雄心,從此向著地球以外的星球上延伸。



“飛行者一號(hào)”的一小塊蒙皮布,被包裹在機(jī)智號(hào)太陽能電池板下面的電纜上 | NASA/JPL-Caltech


2026年,NASA的另一艘無人機(jī)任務(wù)蜻蜓號(hào)將動(dòng)身前往土星最大的衛(wèi)星——土衛(wèi)六泰坦。這是目前太陽系中已知的唯一一顆擁有稠密大氣層的衛(wèi)星,想必在這里開無人機(jī),會(huì)比火星容易許多吧。


蜻蜓號(hào)無人機(jī)在土衛(wèi)六上的工作假想圖 | NASA



將來的無人機(jī)輔助人類探索火星想象圖 | NASA/JPL-Caltech


終有一天,無人機(jī)會(huì)成為人類探索其他星球的重要補(bǔ)充手段:探測(cè)器們將不僅能環(huán)繞著星球探測(cè),或是在固態(tài)星球上著陸馳騁,還將能在火星、木衛(wèi)六這樣有一定大氣的星球上御風(fēng)而行,用無人機(jī)開拓我們的探測(cè)視野。

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