NASA的火星直升機怎麼登陸火星？

2020-07-01 牧夫天文
NASA的火星直升機怎麼登陸火星？

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NASA的火星直升機怎麼登陸火星？

文章來源：NASA

原作：NASA

翻譯：陳杰

校譯：牧夫天文校對組

編排：王璞

後臺：庫特莉亞芙卡 李子琦

原文連結：https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=7684

2020年10月將迎來火星衝日，這時火星和地球的距離最短，能夠以最少的推進劑發射火星探測器。火星衝日現象約每兩年一次，錯過這次機會要發射火星探測器就要再等兩年，導致今年成為各國發射火星探測器的重要時機。中國、美國和歐空局都預計於今年7－8月發射火星探測器，由於疫情影響和進度安排等因素，歐空局已經將今年的火星探測計劃推遲到2022年，但是中國和美國的探測計劃仍將繼續。

NASA的火星直升機怎麼登陸火星？

火星直升機簡介

NASA的Ingenuity火星直升機將與毅力號火星探測器一起穿越5.05億公裡的行星際空間，到達火星。對於在另一個星球上進行首次實驗飛行測試的團隊而言，設計旅程的最後13釐米一直是所有挑戰中最艱巨的任務。為了安全地規劃這13釐米（從火星探測器到火星表面的距離），工程師提出了巧妙的火星直升機部署系統。

NASA的火星直升機怎麼登陸火星？

JPL的火星直升機項目經理MiMi Aung介紹到：「Ingenuity火星直升機與任何其他直升飛機都不同，它將完成以往從未嘗試過的火星動力控制飛行任務。在此之前，必須找出如何將火星直升機從毅力號火星探測器部署到火星表面的方法。」

火星探測直升機整機重量為2千克，其方形機身（容納計算機，照相機，電池等）大約相當於壘球的尺寸（20×16×14釐米）。在機身的外面還有很多其他重要的東西――包括天線、太陽能電池板、著陸腳和兩個跨度為1.2米的旋翼。機身外的機構對存放和部署直升機都構成了挑戰。

NASA的火星直升機怎麼登陸火星？

JPL 2020年火星任務的直升機接口負責人Chris Salvo說：「在毅力號火星探測器任務中增加火星直升機一直是備受爭論的。具有獨創性的火星直升機是大型、易碎且獨特的硬體組合，與NASA曾經在行星飛行任務中使用的任何東西都不相同。」

任務工程師考慮了將毅力號火星探測器底盤上每個可用的儲存位置（包括機械臂）用來放置火星直升機。最終工程師將火星直升機安放在火星探測器的腹部位置，這使得探測器著陸火星後火星直升機與地面的距離約６７釐米。雖然這似乎有很大的空間，但部署系統使該距離減少了約６釐米，火星直升機的高度約為49釐米。這就使得直升機到達火星表面的距離僅剩約13釐米。

Salvo介紹到：「沒有太多的控制空間，但是我們發現，如果水平安裝直升機，就可以完成火星直升機的放置。」

直升機怎麼完成工作

火星直升機將於2021年2月18日（毅力號火星探測器降落火星大約兩個月後）部署。在火星表面的早期工作中，火星探測器和火星直升機都會參與尋找合適的探測空域（約10×10米）。這個空域應該相對平坦、沒有障礙且能夠通過毅力號看到火星直升機。

在任務的第60個火星日（或稱太陽日），毅力號將去掉火星直升機部署系統的石墨複合材料製成的防碎片護罩，以使直升機安全著陸。然後火星探測器將駛入所選空域的中心。大約六天後，在直升機和火星探測器團隊覺得一切順利之後，他們將命令火星直升機部署系統執行其任務。

部署過程從釋放鎖定機構開始，該鎖定機構能夠將直升機固定在原位。然後，切斷電纜的煙火裝置啟動，固定直升機的彈簧臂開始將Ingenuity旋轉出其水平位置。一臺小型電動機將拉動臂杆直至其閂鎖，使直升機機身完全垂直，並部署兩個彈簧加載的著陸腳。然後，另一個煙火裝置將釋放了另一隻腿。

洛克希德·馬丁公司的部署系統經理David Buecher說：「部署系統必須一直保持火星探測器和火星直升機之間的電氣和數據電纜連接，直到它準備好降落為止。」

如果一切順利，任務控制者將命令釋放系統完成最後13釐米的任務。一旦確認下降良好，將下令毅力號離開，以便直升機可以開始使用太陽能電池板為其電池充電。火星直升機的飛行測試程序將在30個太陽時之後開始。

火星直升機任務是一項對新技術的實驗性飛行測試。未來的火星飛行任務中可能會開發第二代火星直升機，以增加對火星的空中探索範圍。它們可以充當人類偵察員，攜帶少量有效載荷或調查懸崖、山洞、深坑和其他未訪問或難以到達的目的地。在此之前，實驗的火星直升機必須證明火星飛行的可行性。

NASA的火星直升機怎麼登陸火星？

在實驗的火星直升機能夠執行任何上述操作之前，必須保證它能安全著陸在火星表面上。

Aung說道：「火星直升機需要毅力號探測器。火星直升機部署系統是一個精巧的小發明，這也只是火星直升機任務的一個部分。它們必須與直升機一起，並結合一個電子基站以及天線，將直升機信號傳遞到火星探測器。我們的團隊必須緊密合作，以使這個複雜的系統正常工作。當直升機飛翔的時候，我們將分享這些成就。」

2020火星任務簡介

JPL是帕薩迪納市加州理工學院的一個機構，為NASA製造和管理火星直升機。洛克希德·馬丁公司提供火星直升機的部署系統。位於甘迺迪航天中心的NASA發射服務計劃部門負責發射管理。

毅力號火星探測器是一位重約1025公斤的機器人科學家。探測器的天體生物學任務將尋找火星上微生物生活的跡象。此外將探索火星的氣候和地質特徵並收集樣本在將來帶回地球，為人類探索火星鋪平道路。毅力號火星探測器將於7月20日至8月20日的其中一天發射，並將於2021年2月18日在火星的Jezero隕石坑著陸。

NASA的火星直升機怎麼登陸火星？

2020年毅力號火星探測任務是一項較大計劃的一部分，該計劃包括月球飛行任務，為載人火星探測做準備。到2024年，ＮＡＳＡ將會把太空人送回月球，到2028年，NASA將通過NASA的阿爾忒彌斯月球探測計劃將在月球及其周圍保持人類的長期存在。

部分圖片源自上海每日科技

責任編輯：艾宇熙

牧夫新媒體編輯部

『天文溼刻』 牧夫出品

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MARS2020

圖片來源 NASA

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