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搭載多光譜系統為火星車導航 無人機將在火星大展拳腳
2021年09月10日 09:00:15 來源：化工儀器網 作者：宋池 點擊量：7730

我國從2019年開始由中科院的研究開展火星無人機的研究，日前已經完成了原理樣機的預研，并通過項目驗收。

　　【化工儀器網 時事熱點】作為太陽系中與地球環境最相似的行星，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70年代，人類就已經將探測器送上火星。我國也于2020年7月發射“天問一號”探測器，開始首次火星探測任務。目前，“祝融號”火星車已經到達火星表面，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為火星車導航。4月19日，美國“機智”號無人機在火星上完成首飛。而我國從2019年開始由中科院的研究開展火星無人機的研究，日前已經完成了原理樣機的預研，并通過項目驗收。
 
　　無人機探測為火星車指引目標
 
　　受限于現階段的技術水平，火星車探測范圍較小、前進速度較慢，并且行駛時還會受到火星地表復雜地形的限制。這些問題限制了火星車科學探測效能的提升。而無人機可以從側面彌補火星車的不足。
 
　　我國研制的火星無人機搭載了微型多光譜探測成像系統。多光譜成像技術可以同時獲取光譜特征和空間圖像信息，當無人機升空后可以實現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，火星無人機可以引導火星車避開障礙以及危險區域，在提高安全性的同時還可以變相加快火星車的前進速度。另一方面，火星無人機在巡航時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，可以進行大范圍快速粗探，因此能更快發現高價值的探測目標，并引導火星車快速前往進行進一步探測，減少搜尋時間，提高火星探測的效率。
 
　　距離實用還需更多技術支持
 
　　我國的火星無人機原理樣機只是在技術上實現了火星地表巡飛探測，奠定了后續火星火星地表區域巡飛光譜探測的技術基礎，但是距離實際使用還有很長的路要走。其中最重要的說保證無人機可以在火星的極端環境中有足夠長的使用壽命。
 
　　火星的環境與地球差別很大，引力僅為地球的38%，大氣密度只有地球的1%，這使無人機的飛行與地球有很大區別，提供足夠起飛的升力需要旋翼以更高的速度運轉，這對機體的材料與結構都是很大的考驗，另外，火星表面溫度極低，會對許多電子元件的運行產生影響，而市場出現的中小型沙塵天氣或揚沙也會影響無人機的正常飛行。此外還有自主充電等問題需要解決。
 
　　“機智”號無人機并沒有裝載科學儀器，只有兩臺相機，分別用于導航以及拍攝火星表面的照片，其主要任務就是驗證無人機在火星上的行動能力與使用壽命。我國的火星無人機樣機雖然帶有微型多光譜探測系統，但是在應對火星地表復雜環境上還有巨大的難題需要工科。中科院研究團隊下一階段的研究重點也將集中在這一方面。
 
　　然而后續的研究需要模擬火星表面環境并且還要使無人機有足夠大的空間行動。但是國內暫時還無法提供完全滿足這種大尺寸的環境模擬條件的實驗艙，這成為擺在火星無人機后續研究工作前的攔路石。要使無人機能夠在下一次火星探測任務登上火星，研究團隊還需要尋找更多的技術支持。
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