[汽車之家 車壇勐料] 今天(2020年7月23日)中午中國航天人又完成了一次壯舉:載有“天問一號”火星探測器的長征五號火箭發(fā)射升空,,開始了它長達7個月、上億公里的漫長征途。盡管“天問一號”是我國的首次火星探測任務(wù),,但中國航天人并沒有選擇“新手模式”,,而是直接上了“地獄難度”:一次實現(xiàn)“繞、落,、巡”三大目標。想要“巡”就需要有一臺車,,今天咱們就來聊聊火星車的那些事兒,。
其實最后負責(zé)“巡”的那臺車學(xué)名應(yīng)該叫“巡視器”,只是人們習(xí)慣管它叫“火星車”,。這次“天問一號”的火星車是昨天和北京越野的新款BJ80一起發(fā)布的,,不過別誤會,火星車的研制單位并不是北汽,,而是中國航天科技集團下屬的中國空間技術(shù)研究院,。
在新款BJ80發(fā)布會上實力搶鏡的火星車有六個小車輪,這和此前的“玉兔”系列月球車以及美國的火星車一樣,�,;鹦擒嚨男旭偹俣葹�200米/小時,不出意外的話它應(yīng)該也是六輪獨立驅(qū)動,,四輪獨立轉(zhuǎn)向,。
“天問一號”所載火星車一共有四片太陽能電池板,展開后如同蝴蝶翅膀一樣分列在車體兩側(cè),,比“玉兔”月球車多兩片,,這是因為火星距太陽較遠,而且火星大氣層也會削減陽光作用,,因此就有了更多的“翅膀”,。
火星到地球距離很遠,光速的信號也要延遲15分鐘,,不可能在地球上實時遙控,,因此火星車必須具備很強的自動駕駛能力�,!疤靻栆惶枴被鹦擒嚨能囶^有一根高高的桅桿,,桅桿頂部方形盒子上的雙目攝像頭就像機器人的兩個眼睛,它能觀測車輛前方的地形地貌,,避開障礙,,同時還可幫助實現(xiàn)局部路徑規(guī)劃及多輪運動協(xié)調(diào)控制等功能。
火星車不光有車的功能,,實際上還是個空間實驗站,,除了剛才提到的地形相機,它還有光譜相機、次表層探測雷達,、表面成分探測儀,、表面磁場探測儀和氣象測量儀,能夠?qū)崿F(xiàn)對火星的表面地貌,、土壤特征,、礦物成分、水冰,、電離層,、磁場等方面進行科學(xué)探索。
登陸火星后,,這臺火星車將會工作90多天,,不過根據(jù)以往的經(jīng)驗,探索車的工作時限往往要比設(shè)計壽命長很多,,不把它用到“油盡燈枯”科學(xué)家們是不會善罷甘休的,。
火星是太陽系中最接近地球的行星,也被人們認為是最有可能移民的星球,,因此也成為了人類探索最多(花錢也最多)的行星,。早在上世紀60年代,人類就開始了對火星的太空探測,,1971年“火星2號”探測器裝載了人類第一臺火星車,。
“火星2號”著陸器所載的Prop-M火星車僅重4.5公斤,它有一根15米長的線纜與著陸器相連,,因此15米也就是它的最大活動半徑,。這臺車最有意思的地方是并沒有車輪,而是通過車側(cè)的兩個雪橇形搖臂一步一步往前挪,,就像我們小時候上發(fā)條的玩具機器人一樣,。
科學(xué)家沒能檢驗“火星2號”和Prop-M火星車的性能,因為它們在降落過程中出現(xiàn)故障,,直接墜毀在了火星表面,。不過“火星2號”也用這種粉身碎骨的慘烈形式拿下了“首個在火星表面著陸人造探測器”的稱號。
“火星2號”著陸失敗,,不過蘇聯(lián)人還有備份,,這就是和“火星2號”一模一樣的“火星3號”。它比前者晚幾天發(fā)射,,當然也晚了幾天著陸,。“火星3號”的著陸非常成功,,然而著陸后只工作了14秒就與地球永久失去了聯(lián)系,,連一張完整的照片也沒能回傳……
接連的失敗并沒有讓人類停止探索火星的腳步,接下來美蘇又接連發(fā)射火星探測器,其中有成功也有失敗,,但都沒有火星車,,直到1997年,美國“火星拓荒者號”探測器攜帶的“旅居者號”火星車終于成功走上了火星的表面,。
“旅居者號”有一塊一次性電池和一個太陽能電池板,,電池耗盡后就只能靠電池板在日間活動了。它的中央處理器是Intel 8085,,主內(nèi)存為64kB,,前置相機的分辨率為484×768。盡管“旅居者號”行走了100多米后就一直在“火星拓荒者號”周圍轉(zhuǎn)圈,,但它工作了近三個月,回傳了超過1萬張照片和大量科學(xué)數(shù)據(jù),,邁出了人類探索火星的堅實一步,。
體重只有11.5kg的“旅居者號”回傳了令人振奮的消息,于是美國人再接再厲繼續(xù)向火星探索,。經(jīng)過了1999年短暫的失敗后,,NASA在2003年開始了火星探測漫游者計劃的火箭發(fā)射。2004年1月4日,,“勇氣號”火星車成功著陸火星表面,。
“勇氣號”火星車比其前任重了十多倍,達到185kg,,其六個車輪可獨立驅(qū)動,,搖臂式懸架可以讓它在崎嶇環(huán)境中每個輪子都緊貼路面。其最高速度為50mm/s,,平均速度10mm/s,,每行駛10秒就會停車20秒來觀察地形。
“勇氣號”還有個雙胞胎車型,,名叫“機遇號”,。“機遇號”比大哥晚了三周到達火星,,它的結(jié)構(gòu)和儀器都跟“勇氣號”一樣,。它們采用太陽能電池板供電,考慮到火星上的沙塵會漸漸蓋住電池板,,所以在NASA計劃中它們只能工作90天,,但因為數(shù)次大風(fēng)吹掉了電池板上的灰塵,所以壽命大大提高,。其中“機遇號”足足工作了15年零20天……
后來美國NASA又在2011年11月發(fā)射了“好奇號”火星車,,2012年8月5日,在飛行了5.63億公里后,“好奇號”在火星的蓋爾撞擊坑成功著陸,�,!昂闷嫣枴被鹦擒嚨拇笮∈恰坝職馓枴钡膬杀叮亓縿t達到了近5倍,,為900kg,。“好奇號”并沒有太陽能電池板,,這是因為它采用放射性同位素?zé)犭姍C的核子電池供電,,并不需要太陽能。
“好奇號”原本的任務(wù)時長是2年,,但你也能想到,,它的退休日期被無限延后了。到如今“好奇號”的主要成果是發(fā)現(xiàn)火星不存在甲烷,,也就是說沒有甲烷微生物,;另外它發(fā)現(xiàn)火星土壤中有豐富的水分,也就是說有足夠的水資源給未來的移民用,。另外,,在2015年10月,“好奇號”還趕時髦在百忙之中拍了一張自拍,,其目的是讓科學(xué)家觀察其車身狀態(tài),。
2020年夏天是兩年一度的火星接近地球的窗口期,也是探測火星扎堆的時期,,除了我國的“天問一號”,,美國也正在準備最新的火星2020探索車任務(wù)。這一次的火星車“毅力號”是在“好奇號”基礎(chǔ)上研制的,,主體結(jié)構(gòu)差不多,,但所載的科學(xué)儀器有些不同。最特別的地方是它將攜帶一個名為“獨創(chuàng)號”的無人機,�,!耙懔μ枴庇媱澰�2020年7月30日發(fā)射,并將在2021年2月份著陸,。
除了以上這些,,現(xiàn)在普遍還將歐盟在2003年發(fā)射的“小獵犬2號”(著陸后失蹤)和美國2018年的“洞察號”歸入火星車一列,只是從照片來看它們沒有輪子,,也不能動……不知道跟車有什么關(guān)系,。
總結(jié):
“天問一號”并不孤單,因為迄今已經(jīng)有8臺火星車(算上“小獵犬2號”和“洞察號”的話)在那個紅色的星球上了,。不過這并不意味著火星之旅就一定會順利,,據(jù)統(tǒng)計人類探索火星項目的成功率僅為一半,,那是一條充滿挑戰(zhàn)的路,祝福我們的“天問一號”能順利平安吧�,。ㄎ� 汽車之家 王勐)
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