Perseverance火星探测器发射升空,其任务是寻找火星上潜在的可居住环境的迹象。Perseverance在承接美国此前的火星探测任务(检测火星上的水、有机物等)的同时,它也将搜寻火星上生命存在或曾经存在的证据,并将储存样本,等待搭乘未来的火星探测器返回地球。
为了实现这些目标,“Perseverance”配备了许多创新技术,以确保发射成功,在火星恶劣的气候下生存,并在2021年初登陆火星后顺利开展寻找生命迹象的艰苦工作。
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IT WILL CARRY A TINY HELICOPTER
如果没有“朋友”的帮助,Perseverance是不可能登上火星的。根据IEEE的一篇Spectrum文章表示,火星车的腹部首次携带了火星直升机。如果一切按计划进行,它将成为第一架在另一个星球上进行动力飞行的飞机。
鉴于恶劣的气候和稀薄的空气,在火星上驾驶无人机将是一个挑战。在地球上简单的阵风届时都可能会成为问题,因为大气密度比地球低了1%。这也意味着人类将首次实现飞行器在其他星球的受控飞行。
文章称:“虽然如汽车尺寸的Perseverance的质量为1025公斤,但无人机只有1.8公斤,机身只有一盒纸巾大小。Ingenuity公司打造的双碳纤维转子相互重叠,以大约2400转/分的速度向相反方向旋转,速度是地球上大多数直升机旋翼速度的五倍。由于速度非常快,转子的外缘将接近超音速,可能会产生冲击波和湍流,使无人机几乎无法稳定。”
Photo Credit: NASA
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IT WILL BE AUTONOMOUS
不仅Ingenuity具有自主性,Perseverance也将同样可以利用我们在地球上使用的自动驾驶汽车的相同技术。
据美国宇航局称:“工程师们赋予了Perseverance比其他任何一款火星车更多的自动驾驶智能,使它能够在一天的运行中覆盖更多的地面,而不必等待地球上的工程师发出指令。”根据任务的长度计算,这种快速的速度可以帮助完成更多的科学任务。快速穿越能力将帮助航天器更有效地探索月球、火星和其他天体。”
Perseverance的高级自主性是可能实现的,因为其两台计算机上搭载了一系列传感器和机器学习算法,可以帮助它穿越最崎岖的地形。
Photo Credit: NASA
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LASERS ARE LOOKING FOR LIFE
地质学家十分关注Perseverance。为了寻找微生物及各种生命迹象,它还搭载了一台1064nm的远程激光诱导击穿光谱(LIBS)和光谱仪来检测岩石和土壤。
据美国宇航局称:“超级摄像机(SuperCam)可以在20英尺(约7米)外发射激光,这将帮助研究Perseverance甚至比铅笔尖还小的岩石目标。”
激光之所以有帮助,是因为它能清除灰尘,并帮助获取更清晰的目标视野,从而获得更精确的数据。
Photo Credit: NASA
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IT HAS A TURRET ARM TO DRILL
另一种方法是,Perseverance利用其7英尺长的机械臂收集样本和数据。就像人类有活动关节的手臂一样,Perseverance也能够使用工具,从而“在岩石中提取岩芯,拍摄显微图像,分析火星岩石和土壤的元素组成和矿物组成”。
这只手,或称其为“turret”,能够携带科学相机,甚至包含了一个特殊的传感器,以防止机器人错误接触表面,减少损坏的机会。
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IT WILL BE BROADCASTED
Perseverance就是要把火星“带到你身边”。飞船和机器人将配备23个摄像头,这比历史上任何一次星际飞行任务都要多。一旦2021年初火星上的Perseverance返回降落,这些相机将帮助工程师和研究人员了解到那未知世界的景观。原始和处理的图像将可以在任务网站进行查看(https://mars.nasa.gov/mars2020/)。
原文标题:关于Perseverance火星探测器的五项技术
文章出处:【微信公众号:IEEE电气电子工程师学会】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。
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