爱读书 探索 NASA火星车跑路了!丢下一架直升机,严峻的考验正等着它

NASA火星车跑路了!丢下一架直升机,严峻的考验正等着它

NASA火星车跑路了!丢下一架直升机,严峻的考验正等着它

毅力号火星车跑路了,留下了一架小直升机。

别紧张!这只是美国宇航局(NASA)耗资8500万美元的小机灵直升机(Ingenuity),从毅力号火星车腹部释放到火星地面,准备开始它的火星之旅。

毅力号已向前移动,小机灵已完全暴露于火星的阳光之下,开始为人类第一个飞行器第一次翱翔外星的天空做准备。

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小机灵伫立在火星的风中,好奇地打量着这个和地球迥然不同的星球,感觉有些膨胀,也有些飘。毕竟火星的大气压力只有地球的0.6%,重力只有地球的38%,任谁到了那儿都会觉得飘和膨胀。

但再飘,再膨胀,一个最严酷的现实已经让小机灵极寒而栗——如何活过火星第一个酷寒的夜晚。

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火星夜晚的温度可以降到零下90度,比地球上最寒冷的南极测得的最低温度(89.2℃)还要低,任何血肉之躯,在那儿飘得再凶,膨胀得再大,到晚上都会冻成一坨冰疙瘩。

小机灵是机器人,没有血肉,但也需要保持体温,否则就要和火星第二天的太阳说拜拜了。

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躲在毅力号腹部的时候,小机灵是靠毅力号的电力系统保持温度,现在离开了,一切就得靠自己了。所以它得抓紧时间充电,并和地球上的工程师保持联络,接受指令。

小机灵的体重是1.8公斤,但电池就占了约六分之一,达273克。这是6个索尼锂电池,容量为35–40 Wh,三分之一可用于飞行,三分之二得拿来给主要部件,包括电池自己和敏感电子设备保温,通过一个加热器使其内部在火星晚上保持7摄氏度的温度,这绝对是一个巨大的挑战。

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NASA的工程师们正在为它祈祷,希望在火星的明天早上,还能和小机灵聊聊天,谈谈人生和火星天气,这样的话测试准备工作就有望继续进行,并在11日进行第一次测试飞行。否则的话,一切就只有免谈了,所以大家都很忐忑,小机灵自己更是忐忑,毕竟能不能见到明天的火星太阳,就看今天晚上这一锤子买卖了。

趁着小机灵还在忐忑的时候,再透露一些小机灵的“机密”数据。小机灵的大脑是一块高通骁龙801芯片,使用了Linux操作系统,携带了陀螺仪、视觉里程表、倾斜传感器、激光高度计和危险检测器等传感器和装置。

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由于火星磁场不一致,无法用指南针导航,因而小机灵使用了集成在惯性导航系统中的太阳跟踪相机,运用相机跟踪特征获得的速度估算值来控制视觉导航算法,通过高通处理器连接到两个飞行控制微控制器单元上,最终实现自主飞行的目的。

小机灵使用了直径1.2米的反向旋转同轴旋翼,四个转子叶片可以每分钟2537转的速度高速旋转,叶片末端的线速度可以达到惊人的0.7马赫。这并不是小机灵在秀速度,秀威力,而是万般无奈之下,情非得已的选择,因为火星的空气太稀薄了,非得转这么快才能产生足够的升力让自己飞起来。这相当于在地球上要把直升机开到30000米的高空,目前还从未有旋翼飞行器到达这一高度,而且很可能永远也无法达到。

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小机灵可以提供火星地表的俯视图像,分辨率可比火星轨道上的相机高10倍,并且可以提供毅力号相机无法拍到的图像,充当毅力号的侦察机,帮助毅力号进入复杂困难的地形。

小机灵使用低功耗的ZigBee无线电链路通信协议,以及安装在自身及毅力号上的900MHzSiFlex02芯片组来进行通信,最远可在1000米距离上以250Kb/s的速度传输数据。

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小机灵的设计其实只是为了演示在火星上的飞行,看看人类飞行器究竟能不能在火星上飞起来,所以其设计寿命仅为30天,每次飞行高度3至5米,飞行距离300米,时间3分钟,总共飞行五次就算大功告成。飞行的最大水平速度为10米/秒,垂直速度为3米/秒。

所有这一切的关键,就是那六块索尼锂电池,如何让它们充电,如何让它们保温,如何分配电量的使用,成了NASA工程师们最伤脑筋的事情,稍有不慎,8500万美元就可能打水漂。哦,实际只有8000万美元,另外500万美元是用来操作直升机的,不成功的话节约下来了,希望不要出现这个情况。

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所以NASA的工程师们事无巨细都考虑到了,比如飞行时间最好在火星当地时间11点进行,这是因为理论上一天可以将电池充满,早上飞可以保证小机灵满血进入火星夜晚,避免电量耗尽导致体温不保,冻死在火星的寒风里。

之前在地球上,NASA已经模拟火星大气和引力对小机灵进行了测试,一切都还不错,所以我们可以期待明天一早起来,小机灵依然健在,并顺利地投入飞行准备中。

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利用小机灵的获得的数据,NASA未来的目标是制造更大的旋翼飞机在外星天空飞行,下一代直升机的质量可能在5千克到15千克之间,可以携带0.5千克到1.5千克的载荷,可以直接与火星轨道的卫星通信,这意味着它可以摆脱火星车,直接在火星天空自由地翱翔。

这样的前景无疑非常美好,未来可以直接运送大量直升机到火星,飞向火星的四面八方进行探测,寻找火星潜在或不潜在的生命,甚至可以将可疑的样本捕捉到,带到样本返回区域运回地球。

如果火星某处真的躲藏着某种外星生物的话,更大型的直升机发明后,它们可能就无处匿踪了,只是希望它们不要甩石头把飞机打下来。

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