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江蘇啟飛應(yīng)用航空科技有限公司
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| 無(wú)人機(jī)如何探索土衛(wèi)六？順利的話七年后見(jiàn)分曉 |
去年 12 月 NASA 宣布了兩項(xiàng)將于本世紀(jì) 20 年代中期發(fā)射的關(guān)于機(jī)器人任務(wù)的*極設(shè)想。*一個(gè)是彗星天體生物學(xué)探索樣本返回(CAESAR)，它會(huì)將一個(gè)相當(dāng)傳統(tǒng)的航天器發(fā)送到彗星上，獲取其核的一大塊帶回地球。第二個(gè)是來(lái)自約翰·霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室(APL)的 Dragonfly 無(wú)人機(jī)，它能像一個(gè)行星探測(cè)器一樣工作，只不過(guò)它不是像以往那些探測(cè)器一樣行駛在地面，而是飛行。
我們已經(jīng)看到無(wú)人機(jī)可以做令人驚奇的事情，不過(guò)也有很多無(wú)人機(jī)在嘗試做令人驚嘆的事情時(shí)出現(xiàn)了非常糟糕的情況。將一個(gè)完全自主的無(wú)人機(jī)送到超過(guò) 10 億公里外的外星世界，并期望它在沒(méi)有任何人類干預(yù)的情況下飛行幾年，這是非常有野心的，所以今天來(lái)看看 APL 到底在做些什么。
江蘇啟飛無(wú)人機(jī)（risingfly.com）
環(huán)繞土星運(yùn)行的土衛(wèi)六 Titan 是一個(gè)吸引人的地方，因?yàn)樵谀承┲匾姆矫嫠竦厍�，而不是太�?yáng)系的其他地方。那里有點(diǎn)冷，平均地表溫度只有 94 開(kāi)爾文，比地球厚 4 倍的大氣由氮?dú)夂图淄闃?gòu)成，有著七分之一的地球引力。Titan 有趣之處在于它的甲烷循環(huán)很像地球的水循環(huán)，液態(tài)甲烷形成湖泊、河流、云和雨。還有一堆有機(jī)化合物被扔進(jìn)了混合物中，這使它成為一個(gè)有趣的地方，可以尋找到非常原始的奇怪的生活。
卡西尼號(hào)在土星上的任務(wù)包括一個(gè)叫做 Huygens 的小探測(cè)器，它于 2005 年 1 月在 Titan 上降落。Huygens 大部分都是基于大氣條件設(shè)計(jì)的，但它成功地在 Titan 的表面著陸了一個(gè)多小時(shí)，并發(fā)回了表面的照片。
當(dāng)考慮到如何探索 Titan 的表面時(shí)，奇異特性開(kāi)辟了許多創(chuàng)造性的選擇，而不是像火星那樣。Titan 的低重力和高大氣密度有利于飛行，這將使探索機(jī)器人比固定著陸器或漫游者更快地訪問(wèn)更多的科學(xué)興趣點(diǎn)。過(guò)去，美國(guó)宇航局曾考慮過(guò)直升機(jī)、熱氣球和飛機(jī)之類的東西，但在過(guò)去的十年里，多旋翼無(wú)人機(jī)已經(jīng)成為可操縱和可靠的機(jī)器人飛行的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù) APL 的說(shuō)法，Titan 實(shí)際上是「太陽(yáng)系中最容易飛的四軸飛行器」。
Dragonfly 是以一個(gè) 300 公斤級(jí)的八角器設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)的，這是種有發(fā)動(dòng)機(jī)和螺旋槳的四軸飛行器。嚴(yán)格地說(shuō)，具有八個(gè)獨(dú)立螺旋槳的傳統(tǒng)八角器將更有效。但 Dragonfly 必須安裝在高超聲速飛行器內(nèi)部，以便輸送到 Titan，而八角器的空間效率更高，同時(shí)保持大量的冗余。
Dragonfly 體積如此龐大的原因是它需要帶上自己的電源。Titan 離太陽(yáng)太遠(yuǎn)了，所以 Dragonfly 將依靠與好奇探測(cè)車在火星上使用的同樣的動(dòng)力系統(tǒng)：一個(gè)放射性同位素?zé)犭姲l(fā)生器 (RTG) ，它將钚-238 產(chǎn)生的熱量轉(zhuǎn)化為電能。RTGs 可以運(yùn)行幾十年，對(duì)于深空飛行任務(wù)尤其有用，因?yàn)樗鼈兯a(chǎn)生的「廢物」熱量可以用來(lái)保持溫度。
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