NASA研發火星探測直升機 用於新路線導航

  在地球上,用於探索火山或者協助救援的機器人能夠實現遠程遙控。這是因為無線電信號幾乎能瞬間從控制中心傳遞給機器人。在月球上遠程操控並不困難,以光速傳播的無線電信號只需要大約2.5秒就能夠實現地球與月球間的往返。

  這種延遲並不足以對遠程遙控產生嚴重的干擾。在20世紀70年代,蘇聯就以這種方式操控無人駕駛月球車,並且成功探索了40公里的月球地域。

  但是在火星上操控卻困難得多,因為它距離我們太遙遠了。根據火星與地球間的相對位置不同,信號需要8到42分鐘才能實現往返。預編程程序必須被發送到探測車上,然後探測車自動執行程序。

  探測車能夠通過編程簡單執行地球上發送的一系列運行指令,或者能夠借助車載計算機處理導航攝像機拍攝的圖像,並自主測定速度、判斷障礙物和危險。它甚至能夠繪製前往特定目標的安全路線。

 

  根據地球發送的指令行動是最迅速的。勇氣號和機遇號火星探測車以這種方式能夠在一小時內行駛124米。但是這種模式也是最不安全的。

  若探測車主動以攝像機圖像引導自己,行動會更加安全,但卻更緩慢,因為所有的圖像都需要處理。這種運行模式下一小時只能行駛10米,當探測車的前方路線因地勢不清晰時,它就不得不使用這種模式。

  好奇號單日行駛了144米,機遇號的單日行駛最長距離為224米。如果地面指揮者能夠提前獲得一個更好的路線,他們就能夠編輯指令讓未來的火星探測車獲得更大的單日行動力。

  因此科學家們提出了無人直升機的想法。這種無人機能夠每天在探測車前飛行。空中圖像的優勢能夠讓地面指揮者計劃行駛路線前往科學目標。

  在火星上飛行面臨著特殊的考驗。一方面火星引力只有地球的38%,因此直升機不需要產生與地球上相同的懸浮力。

  而且直升機的螺旋槳葉片通過向下推動空氣產生浮力,這在火星上更加難以操控,因為火星大氣比地球稀薄數百倍。因此螺旋槳葉片只能選擇更加快速的旋轉或者設計的非常巨大。

  無人機必須能夠借助提前設定的指令自己起飛,並且沿著一條指定的路線穩定飛行。它也必須反覆的在火星崎嶇的表面起飛和降落。它必須能夠在火星艱苦的條件下存活,那裡的夜間溫度能夠直線下降到100華氏度甚至更低。

  噴氣推進實驗室的工程師們設計了一架質量為1公斤的無人直升機,它的大小只相當於一個紙巾盒。螺旋槳長度達到了1.1米,每分鐘轉速為3400轉。

  工程師設計的這架無人機是太陽能動力,電池必須每天保持足夠的電能來支撐2-3分鐘的分行及夜晚的加熱。無人機每次行動的半徑約有半公里,獲取的圖像傳遞給地面上的控制中心。這項設計,提前設定探測路線是很有價值的。





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