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搭載多光譜系統(tǒng)為火星車導(dǎo)航 無人機(jī)將在火星大展拳腳

2021-09-13 09:56:43來源：化工儀器網(wǎng) 閱讀量：124 評論

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導(dǎo)讀：4月19日，美國“機(jī)智”號無人機(jī)在火星上完成首飛。而我國從2019年開始由中科院的研究開展火星無人機(jī)的研究，日前已經(jīng)完成了原理樣機(jī)的預(yù)研，并通過項(xiàng)目驗(yàn)收。

　　作為太陽系中與地球環(huán)境最相似的行星，火星一直是人類除月球之外探索宇宙的首選。無論是尋找地外生命還是宇宙移民，火星都有著更大的可能。早在上世紀(jì)70年代，人類就已經(jīng)將探測器送上火星。我國也于2020年7月發(fā)射“天問一號”探測器，開始首次火星探測任務(wù)。目前，“祝融號”火星車已經(jīng)到達(dá)火星表面，順利開展巡視探測工作。
 
　　在成功開展火星表面探測之后，我們面臨的下一個問題就是如何提高探測效率，獲取更多有用的信息。一個可行的解決方案是用無人機(jī)為火星車導(dǎo)航。4月19日，美國“機(jī)智”號無人機(jī)在火星上完成首飛。而我國從2019年開始由中科院的研究開展火星無人機(jī)的研究，日前已經(jīng)完成了原理樣機(jī)的預(yù)研，并通過項(xiàng)目驗(yàn)收。
 
　　無人機(jī)探測為火星車指引目標(biāo)
 
　　受限于現(xiàn)階段的技術(shù)水平，火星車探測范圍較小、前進(jìn)速度較慢，并且行駛時(shí)還會受到火星地表復(fù)雜地形的限制。這些問題限制了火星車科學(xué)探測效能的提升。而無人機(jī)可以從側(cè)面彌補(bǔ)火星車的不足。
 
　　我國研制的火星無人機(jī)搭載了微型多光譜探測成像系統(tǒng)。多光譜成像技術(shù)可以同時(shí)獲取光譜特征和空間圖像信息，當(dāng)無人機(jī)升空后可以實(shí)現(xiàn)半徑幾百米范圍的火星地表成像，獲取火星車周邊地形和地表物相關(guān)成分的信息。
 
　　一方面，通過對周邊地形的精確掌握，火星無人機(jī)可以引導(dǎo)火星車避開障礙以及危險(xiǎn)區(qū)域，在提高安全性的同時(shí)還可以變相加快火星車的前進(jìn)速度。另一方面，火星無人機(jī)在巡航時(shí)可探測的范圍比火星車大得多，并且在空中不受地形因素制約，可以進(jìn)行大范圍快速粗探，因此能更快發(fā)現(xiàn)高價(jià)值的探測目標(biāo)，并引導(dǎo)火星車快速前往進(jìn)行進(jìn)一步探測，減少搜尋時(shí)間，提高火星探測的效率。
 
　　距離實(shí)用還需更多技術(shù)支持
 
　　我國的火星無人機(jī)原理樣機(jī)只是在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了火星地表巡飛探測，奠定了后續(xù)火星火星地表區(qū)域巡飛光譜探測的技術(shù)基礎(chǔ)，但是距離實(shí)際使用還有很長的路要走。其中最重要的說保證無人機(jī)可以在火星的極端環(huán)境中有足夠長的使用壽命。
 
　　火星的環(huán)境與地球差別很大，引力僅為地球的38%，大氣密度只有地球的1%，這使無人機(jī)的飛行與地球有很大區(qū)別，提供足夠起飛的升力需要旋翼以更高的速度運(yùn)轉(zhuǎn)，這對機(jī)體的材料與結(jié)構(gòu)都是很大的考驗(yàn)，另外，火星表面溫度極低，會對許多電子元件的運(yùn)行產(chǎn)生影響，而市場出現(xiàn)的中小型沙塵天氣或揚(yáng)沙也會影響無人機(jī)的正常飛行。此外還有自主充電等問題需要解決。
 
　　“機(jī)智”號無人機(jī)并沒有裝載科學(xué)儀器，只有兩臺相機(jī)，分別用于導(dǎo)航以及拍攝火星表面的照片，其主要任務(wù)就是驗(yàn)證無人機(jī)在火星上的行動能力與使用壽命。我國的火星無人機(jī)樣機(jī)雖然帶有微型多光譜探測系統(tǒng)，但是在應(yīng)對火星地表復(fù)雜環(huán)境上還有巨大的難題需要工科。中科院研究團(tuán)隊(duì)下一階段的研究重點(diǎn)也將集中在這一方面。
 
　　然而后續(xù)的研究需要模擬火星表面環(huán)境并且還要使無人機(jī)有足夠大的空間行動。但是國內(nèi)暫時(shí)還無法提供完全滿足這種大尺寸的環(huán)境模擬條件的實(shí)驗(yàn)艙，這成為擺在火星無人機(jī)后續(xù)研究工作前的攔路石。要使無人機(jī)能夠在下一次火星探測任務(wù)登上火星，研究團(tuán)隊(duì)還需要尋找更多的技術(shù)支持。
 
　　原標(biāo)題：搭載多光譜系統(tǒng)為火星車導(dǎo)航 無人機(jī)將在火星大展拳腳
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