中國將有自己的火星無人機(jī)了！中科院耗時兩年，已完成樣機(jī)驗收
用來充當(dāng)火星車的“領(lǐng)航員”
火星探測正在吸引全世界越來越多的目光。
最近，由我國自行設(shè)計研制的火星無人機(jī)原理樣機(jī)已通過驗收。
繼美國之后，中國也將有自己的火星無人機(jī)了！
別看就這么小小的一臺，它由中科院耗時兩年完成。
共軸雙旋翼的設(shè)計將使其能夠產(chǎn)生足夠升力，升至5~10米，一次可飛行3分鐘，1分鐘能飛300米。
在大氣密度僅為地球1%的火星上，完成這樣的飛行可太具有挑戰(zhàn)性了。
并且該無人機(jī)身上帶有一臺微型多光譜探測儀，可充當(dāng)火星車的“領(lǐng)航員”，協(xié)助火星車加速完成探測任務(wù)。
它有望在我國下一次火星探測任務(wù)中登上火星。
做火星車的“領(lǐng)航員”
為什么火星車需要這樣一位“領(lǐng)航員”呢？
大家都還記得吧，今年5月15日，咱們國家的“祝融號”火星車，成功著陸火星。
截止到8月15日，它在火星表面成功運行的90個火星日（約92個地球日）里，累計行駛889米，共傳回地球約10GB原始數(shù)據(jù)，圓滿完成既定巡視探測任務(wù)。
是的，90天就走了不到900米。
因為火星表面環(huán)境實在非常復(fù)雜，再加上火星發(fā)射的高昂成本，容不得一點“翻車”，所以它的每一次移動都要先仔細(xì)觀測好周圍環(huán)境，然后才能挪動一小步。
必須要小心再小心。
另外火星車還要邊移動邊做科學(xué)考察并發(fā)送數(shù)據(jù)給地球，然后等待回應(yīng)和指示才能繼續(xù)下一步。
但由于距離和帶寬，火星與地球之間的信號傳輸相當(dāng)慢……
所以兩大原因加起來，無論是“祝融號”還是NASA的“毅力號”，誰也快不了。
“有沒有可能設(shè)計一個可以在火星巡飛的多光譜探測系統(tǒng)，給火星車當(dāng)導(dǎo)游？”
早在2016年1月11日我國火星探測任務(wù)正式立項時，中科院復(fù)雜航天系統(tǒng)電子信息技術(shù)重點實驗室的研究員卞春江就產(chǎn)生了這樣一個想法。
這樣火星車行駛受限制、前進(jìn)速度較慢、探測范圍較小等問題都能解決了。
于是在2019年3月，基于該實驗室在飛行器、電子通信、人工智能等方面的技術(shù)基礎(chǔ)，卞春江提出“火星無人機(jī)”構(gòu)想并申請了北京市科委的空間科學(xué)國家實驗室培育項目。
同年6月，項目正式立項，名為“火星地表巡飛光譜探測關(guān)鍵技術(shù)研究”。
現(xiàn)在，經(jīng)過為期兩年的研制，終于到了原理樣機(jī)驗收階段。
一次可以飛3分鐘，1分鐘能飛300米左右
與有4個螺旋槳的方形無人機(jī)不同，火星樣機(jī)有兩個相互平行、長1.4米的螺旋槳。
在這之下有四條機(jī)械腿，四腿之間還有一個正方形的“肚子”，用來容納探測火星所需的設(shè)備。
上面搭載了一臺微型光譜儀，總重量為2.1公斤。
卞春江介紹道，按照該火星無人機(jī)的設(shè)計能力，在一次飛行中，通過微型光譜儀可以完成半徑幾百米范圍的火星地表成像，快速、精確掌握火星車周邊地形和地表物相關(guān)成分信息。
除了幫助火星車避障，如果發(fā)現(xiàn)高價值的目標(biāo)，它還可以引導(dǎo)火星車又快又準(zhǔn)地抵達(dá)。
“如此一來，在無人機(jī)的引導(dǎo)下，火星車就可以高效地完成科學(xué)探測任務(wù)了?！?/p>
ps.其實在今年4月，NASA的“機(jī)智號”無人機(jī)就在火星試飛成功，用來為“毅力號”火星車規(guī)劃勘察最佳行駛路線。
也是人類首次在地球以外的大氣層內(nèi)完成動力飛行的“萊特兄弟時刻”。
1.8kg的它垂直上升約3米后堅持了約40秒，完成首飛。
而中科院的這個無人機(jī)飛行高度初步定位在5~10米，一次可以飛3分鐘，1分鐘能飛300米左右，通過無線充電的方式從火星車獲得電力。
除了功率與通信限制之外，火星大氣稀薄，密度僅為地球的1%。
所以在火星上放飛無人機(jī)極具挑戰(zhàn)，在此環(huán)境下首先就必須產(chǎn)生足夠的升力才能讓它飛起來。
由于目前火星上還不可能建跑道，那飛行器就只能拋棄固定翼選擇直升機(jī)形式。
而單旋翼帶尾槳的直升機(jī)，在保證同等升力的情況下，槳盤直徑大、結(jié)構(gòu)不夠緊湊，不利于搭載運輸；
采用多旋翼式無人機(jī)呢，體積勢必會很大；
只有共軸雙旋翼無人機(jī)能在最小的輪廓尺寸下具有最大的槳盤面積，有利于在稀薄大氣中獲取足夠的升力。
因此，團(tuán)隊成員最終選擇了共軸雙旋翼的技術(shù)路線，也就是前面我們看到的那個樣子。
未來還要很多工作要做
目前，已通過驗收的該項目被評價為“為我國后續(xù)火星探測提供可能手段”。
但卞春江表示，還有很多工作要做。
比如后續(xù)團(tuán)隊將重點圍繞無人機(jī)在火星極低溫度、陣風(fēng)沙塵等復(fù)雜環(huán)境下長期生存的問題，開展相關(guān)技術(shù)攻關(guān)與驗證工作。
另外正式開發(fā)完成后，如何測試也是一個問題：國內(nèi)還沒有能同時滿足低溫、低壓、大尺寸環(huán)境的試驗艙。
他們也要想辦法爭取新支持。
而未來5~6年將是研究的窗口期，卞春江表示：
我們希望能夠攻克這些技術(shù)難題，讓無人機(jī)搭載下一次火星探測任務(wù)登上火星。
參考鏈接:
[1]https://mp.weixin.qq.com/s/BewN3ohkjSWYSEBsWA5TDA
[2]https://spectrum.ieee.org/china-mars-helicopter-rover-exploration
