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NASA新型自动直升机在火星上飞行,强大技术已经降落在火星上

2021-04-20 17:45国内新闻 人已围观



艺术家在火星上渲染的恒心漫游者。毅力漫游车的大小仅是一辆小型轿车,其技术比您所见过的任何东西都要复杂。开源徽标星期一早上,一架名为Ingenuity的小型直升机成为第一架在另一个星球上飞行的飞机。据美国宇航局称,自主机器人在着陆前在火星上飞行了不到一分钟。

巧夺天工的短暂而成功的飞行大约是在NASA坚持不懈的漫游车飞行大约两个月之后进行的。毅力是到达红色星球的第五辆漫游者。这款具有可伸缩臂的方形汽车大小的车辆现在负责寻找古老的生命迹象,并收集有关火星的地质和气候的数据。它甚至将为人类最终探索地球奠定基础。

为了使这一切成为可能,流动站具有令人惊叹的技术展示,这些技术专为恒心的历史使命而设计。这些工具将帮助流动站收集有关行星及其大气的数据,然后将其发送回NASA。还有一个挖掘系统,可以收集高质量的火星土壤样本进行藏匿,并在以后的火星任务中进行分析。

在新的流动站有望运行的几年中,这些机器将应对地面技术从未必须应对的挑战,包括火星的超薄大气,有限的资源,令人难以置信的低温以及与地球上人类霸主的延迟通信。

为了让您大致了解这一切将如何发生,我们概述了恒久计划在火星上进行的任务中将要展示的一些最酷的功能。

毅力拥有先进的自动驾驶技术

任务成功的关键是恒心自我驱动的能力。该车拥有一台专门用于自主功能的计算机,正如Wired解释的那样,该车是专门为此任务而设计和制造的。自动驾驶功能至关重要,因为火星距离人类太远,无法为车辆提供恒定的实时指令。因此,漫游者需要自己照顾自己。

“无论您要去火星,欧罗巴还是登月,任何形式的太空探索的基本限制之一就是带宽有限,这意味着可以来回发送的信息量受到限制,”卡内基梅隆大学机器人研究所的研究教授戴维·韦特格林(David Wettergreen)告诉Recode。 “在机器人无法交流的时间段内,自主性对于使其能够继续执行任务,自行探索,取得进展,而不是仅仅坐在那里等待下一次听到它的消息很重要。我们。”

但是,为火星制造自动驾驶汽车不一定像在地球上制造自动驾驶汽车那样容易(而且也不容易)。一方面,车辆需要首先关注的是安全性,而不是速度或乘客的舒适性。坚持不懈地从人类那里得到基本指示后,毅力必须自己找出最危险的路线。如果它崩溃了,流动站可能会变得无用。

“火星不是固定的,平坦的,漂亮的,铺砌的道路。火星确实是充满挑战的地形。有泥土,岩石,沙子,斜坡,悬崖,这是流动站必须避免的所有这些东西。” NASA机器人系统工程师Philip Twu解释说。 “除了摄像头,流动站还将需要计算机,算法和软件,以便能够将所有图像数据处理成本质上为3D图片,然后将其用于规划。”

幸运的是,对于坚持不懈的人来说,火星并不是自动驾驶流浪者需要担心撞到另一辆汽车或撞到行人的地方。

“在火星上,没有任何动静,”韦特格林说。 “他们的行动缓慢,因此他们可以花一些时间来建立详细的模型,对该模型进行大量分析,然后决定下一步要做什么。”

一架无人驾驶直升机已经飞过另一个星球。这是第一

根据美国国家航空航天局的数据,Ingenuity也是这辆流浪者的机上,它既是第一架在火星上飞行的直升机,又是“第一架尝试在另一个星球上进行受控飞行的飞机”。这使Ingenuity本身成为了一项实验,该实验已在地球上进行了广泛的测试。它的任务是示范估计有可能在火星上进行最多5次试飞的飞行,并且该飞行可以在地球上自主进行。

尽管该设备本质上是无人机,但它是为火星专门设计的,它的重力小于地球。这样可以使登高变得更容易,但是由于地球上的空气相对稀薄,飞行本身就更具挑战性。直升飞机的桨叶每分钟可以旋转2,000圈以上,是直升飞机桨叶在地球大气层中旋转的速度的几倍。重量轻巧,重约4磅。

但是,这种微型汽车的自主性不仅是为了帮助导航。它还可以保持Ingenuity的生命力。

“火星非常非常冷。到了晚上,它的温度大约为负华氏130度。真冷。” Twu解释道。 “因此,直升机的自主权还涉及寻找一种方法,使直升机保持足够的温暖以在火星的所有夜晚中生存。”

直升机的目的之一是帮助NASA决定在未来的飞行任务中可以向何处提供援助。类似的无人机可以充当侦察火星地形的侦察员,尤其是火星车不易到达的地方,或者像NASA所说的那样成为“运载仪器有效载荷的完整的独立科学飞行器”。

我们有一天会在地球上看到任何一项这项技术吗?现在很难说,但Twu指出NASA以其衍生产品而闻名。

他说:“我们一次又一次地看到,为NASA任务开发的技术-其中很多是为太空任务-最终在地球上有了地面应用,” “所有技术发展都可以相互授粉,一个领域的进步不可避免地导致其他领域的进步。”

机械臂将采集火星样本,并将其重新研究到地球上

这辆漫游车装备有一条7英尺长的手臂,上面装有钻头,该钻头旨在从火星表面以下收集岩石和土壤样本。然后将这些样本存储在流动站在地球上随身携带的多达43个容器中。收集完这些样本后,将它们留在火星表面的试管中,以备将来提取。

光是机械臂,并没有给人留下深刻的印象。取而代之的是,它的美德是它带来的所有东西。韦特格林说:“这就像瑞士军刀的科学仪器。” “令人惊奇的是,它们能够打包成如此小的包装,具有所有这些不同的功能。”

例如,手臂上的机器爪上装有激光和其他工具,包括一个名为Watson的相机,NASA将其比作“地质学家的手镜,放大并记录了岩石和土壤目标的纹理”,这是工具-专门命名为Sherloc-带有特殊的光谱仪和激光器。还有一个名为PIXL的工具,可以分析极其微小的化学元素,用NASA的话来说,可以拍摄“岩石和土壤质地的超级特写照片”,以帮助科学家弄清楚火星过去是否曾经是微生物生命的源头。

高科技的摄像头和麦克风将为流动站带来“感觉”

流动站中集成了许多极高品质的摄像头(总共23台),这将有助于车辆对地球进行勘测。这些摄像头不仅可以帮助恒心号在火星周围飞行,还可以拍摄在地球上采集的样本图像,并以全彩方式记录车辆到达地面的情况。同时,美国航空航天局表示,所谓的“工程”相机将承担诸如帮助车辆避开可能危险的区域(如沙丘和战es)的任务,而其他摄像机则将帮助系统在无需人工干预的情况下导航。

NASA漫游者恒心图详细描述了其多台摄像机

毅力上有23台相机。美国宇航局

同时,流动站将通过其两个麦克风拾取声音数据。这些流动站到达并在地球上行驶时,这些设备将监听流动站。有一个特殊的麦克风与激光结合使用,通过将其拍打并记录拍打的声音来研究地球地质的化学性质。正如NASA解释的那样,传声器听到了激光将岩石变成等离子体的“爆破声”的强度,这“揭示了岩石的相对硬度,可以使我们进一步了解它们的地质背景”。

美国东部时间2021年4月19日,中午12:50更新:本文已更新,其中包含了Ingenuity首次成功飞行的详细信息。

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