祝融火星车为什么不用履带结构?
作为一个全世界人类都在投入的项目,火星车会被反复精心设计。
除了履带车,火星车其实还有很多其他选择,比如苏联的火星二号和火星三号。
最终的选择,就是它不是轮子或者履带,而是行走机械臂。
火星2号的着陆器携带了一个4.5公斤的漫游车。
根据设计,虽然它可以在火星表面移动,但一根15米长的电缆始终连接着火星车和着陆器。由于地球与火星车之间的通信延迟很长,火星车可以通过安装两个探测金属条而不是整个遥控器来独立绕过障碍物。火星车配备了动力锥透度计和辐射密度计。
根据计划,当火星二号着陆时,机械臂将把火星车放置在地面上,火星车将在着陆舱内相机的视野范围内移动,每1.5m测量一次..火星车移动留下的痕迹也将被记录下来,用于研究土壤的特性。然而,由于着陆器坠毁,火星车没有做任何工作。
所以严格来说,苏联的火星三号是第一个成功登陆火星表面的探测器,但可惜的是,它在登陆仅20秒后就迅速失去了联系,未能顺利开展探测工作,甚至连拍摄的第一张照片都没能传遍。
因此,没有人知道火星三号着陆器携带的火星车是否成功释放。你在火星上走了几步吗?
有一件事说了,这辆火星车移动的时候相当聪明。火星车()和火星狗()。
最终,失败的原因还是未知。不清楚是否是因为着陆器或轨道器上的通信中继。推测也可能与当时发生的极其强大的火星沙尘暴有关,可能会诱发日冕释放,破坏通信系统。沙尘暴也可以解释当时图像照明不好。
然后是美国旅居者号,1997年7月4日成功登陆。
sojourner的车轮通过专门开发的悬架连接到车架上,以确保即使在崎岖的地形上,六个车轮都与地面接触。该系统被称为实验性的“洛基”运载工具,是为sojourner开发的第八个版本。该系统允许克服高达8厘米的障碍,但理论上,它可以克服这些障碍,这相当于火星车长度的30%(20厘米)。而且悬挂系统也有自己折叠的能力。所以在巡航配置下,漫游者的高度只有18 cm。
在十年发展阶段,研究了各种替代方案,这些方案可以利用喷气推进实验室在开发月球和火星飞行器方面获得的长期经验。不允许四条或四条以上的腿,原因有三:如果四条腿的数量少,漫游车的活动就会受到限制,从而限制了漫游车的活动自由;然而,增加四条腿的数量将导致火星车的复杂性显著增加;在这种配置下,需要知道前方空间(对应下一个地面),会带来进一步的困难。与以前的解决方案相比,轮式车辆解决了大部分稳定性问题,减轻了重量,提高了效率和控制。最简单的配置包括四轮系统,但它遇到了困难,以克服障碍。6轮或8轮解决方案更好,后轮可以推动,从而允许克服障碍。最后,在这两者之间,六轮车更受欢迎,因为它们更轻、更简单。
事实证明,最终选择的移动系统真的非常适合火星上的环境,非常稳定,可以很方便地前进后退,所以在美国之后的火星车中也被使用和概念化。从这里开始都是类似这个系统的六轮车,但是各有不同。
索杰纳的轮子是铝制的,直径13 cm,宽7.9 cm。它还配备了锯齿状的不锈钢履带,在松软的地面上,最好的条件下也只能产生1.65 kPa的压力。但是在运营阶段并没有这样的需求。所有的轮子都由独立的马达驱动。
然后是车轮磨损实验(WAE),目的是测量火星土壤对铝、镍、铂薄层的研磨作用,从而推断着陆点土壤的粒度信息。为此,15层金属安装在两个中心轮中的一个上,每个金属有5层,并且与探测器的其他部分电绝缘。通过正确引导车轮,入射的阳光被反射到位于其附近的光电传感器。通过分析收集的信号,可以确定所需的信息。为了使磨蚀在任务规划中发挥重要作用。
漫游者将被安排定期停止,迫使WAE的车轮旋转,以增加其他五个车轮被制动时的磨损。在火星上进行实验后,人们还将试图重现在实验室中观察到的效果。
2004年,同年生产了两辆火星车,勇气号和机遇号,都是六轮太阳能机器人。每个车轮都有自己的电机,车辆前后行驶,并设计为在高达30度的倾角下安全行驶。
除了研究轮胎结构,轮式月球车的着陆位置也必须优雅
机遇号曾经陷入危险的沙丘,几个轮子被埋在沙子里。基于地球的物理模拟花费了六周时间,以决定如何在不冒永久固定风险的情况下最好地将漫游者从其位置提取出来。一次成功操纵了几厘米,最终释放了火星车,它恢复了行驶。
2006年,在火星上行驶了4.2英里(7公里)后,“勇气号”的右前轮停止工作。工程师开始向后拖死轮。
但正因为如此,当它在2007年3月与死轮一起行驶时,死轮刮掉了火星土壤的上层,发现了一块地面,科学家称这显示了过去环境非常适合微生物生命的证据。类似于地球上水蒸气或温泉与火山岩接触的地方。在地球上,这些地方经常充满细菌。
同时,该地区的二氧化硅(窗玻璃的主要成分)含量极其丰富。研究人员现在得出结论,这种明亮的物质必须以两种方式之一产生。
一种是水在一个地方溶解二氧化硅,然后带到另一个地方的温泉沉积(也就是间歇泉)。
第二,酸性蒸汽通过岩石的裂缝上升,使岩石的矿物成分被剥离,留下二氧化硅。
重要的是,不管是一个假说还是另一个假说,之前对火星可居住性的影响是相似的。热水提供了微生物可以茁壮成长的环境,而二氧化硅的沉淀则带走并保存了微生物。
所以死轮导致了驾驶技术的改变,但阻力效应仍然成为了一个有用的工具,它在火星车行驶时部分去除了表面的土壤,从而允许对通常无法到达的区域进行成像。
虽然,2009年165438+10月29日(sol 2098)右后轮也熄火了,在剩下的任务中依然无法操作。
随着时间的推移,岩石磨损工具的树脂研磨面上的金刚石磨损,然后只能用设备扫描目标,其他所有科学仪器和工程相机继续工作,直到失去联系。
后来,火星车“好奇号”还以莫尔斯电码的形式在火星上留下了用于测试驾驶的标记,作为估算驾驶距离的参考点。
根据美国国家航空航天局的说法,在火星表面没有明显标志的情况下,火星车的视觉测距系统可以使用这些标志来测量距离。轮胎胎面不是普通的直线,而是用莫尔斯电码用点和破折号点缀,每个车轮都印着三个字?– – – / ?– – ?/ ?翻译成英文,JPL是负责火星车的喷气推进实验室的缩写。
靠着毅力,铝制车轮更厚更耐用,宽度减小直径增大(52.5厘米),比好奇号的50厘米车轮还重。铝制车轮上覆盖着夹板,用于牵引,弧形钛辐条用于弹簧支撑。而如果你仔细观察,可以发现无论哪种路虎轮胎,它的胎纹都和陆地上大部分汽车轮胎不一样,不是竖条纹,而是横条纹,某种程度上看起来特别像“履带”
从上面对火星车轮胎的描述可以看出,像朱荣这样第一次跑成功是非常困难的。
对火星车的研究,甚至是轮胎的胎面花纹都会很有研究,不仅需要设计师,还包括实际实验、通道提供、生产技术等。面对这样的精品,艺术模型在得到中国航天的授权后,以同样的态度对它们进行了细致的考察,与原作的每一个细节进行对比,做出了祝融、天宫空间站、山东舰、红舰的金属模型。有兴趣的朋友在哔哩哔哩买搜索众筹,可以看到有3000多同事参与了。
最后,根据7月20日的消息,中国的火星探测器田文一号已经努力工作了360多天,祝融火星车的行驶里程也已经超过了1里(509米)。地球上的人们时刻关注着远处的一举一动。然而,在9月份,我们可能会暂时失去田文1号的消息。
不过不用担心,据央视军事报道,9月份,太阳会在地球和火星之间运行,会有太阳干扰。太阳的强电磁波会干扰无线电通信,因此田文一号届时将无法与地球地面建立联系。
这个过程将持续一个月左右,田文一号将充分发挥其自主性,祝融号火星车也将进入“撒欢”模式。
不过,火星轨道器总体总设计师牛俊坡在接受采访时表示,“祝融”号火星车的设计寿命已经过半,总体运行状况良好。目前“祝融”一天就能完成预设的三天工作量。