机器之心报道 编辑：泽南、小舟 火星只有地球 1% 的大气密度，但以后火星车要是不带个无人机可能就显得不够先进了。 提到火星无人机，你可能会想起搭乘「毅力号」前往火星的「机智号」无人机。今年四月，在世人瞩目下，机智号完成了持续约 40 秒的火星首飞，在垂直上升 3 米后，执行了悬停、下降和着陆等所有设定动作。机智号创造了人类在火星上的「莱特兄弟时刻」。 在地球以外的行星放飞无人机除了工程技术方面的意义，还会对探索带来很大帮助，实际上国内关于火星无人机的研究也早已开始。 早在 2019 年，中科院相关团队就已针对火星无人机开展预先研究，经过为期两年的研制，日前自主设计研制的火星无人机原理样机预研项目已通过验收。 2019 年 3 月，基于实验室在飞行器、电子通信、人工智能等方面的技术基础，中国科学院国家空间科学中心（NSSC）卞春江研究员策划了「火星无人机」构想并申请了北京市科委的空间科学国家实验室培育项目，同年 6 月，项目正式立项，名为「火星地表巡飞光谱探测关键技术研究」。 火星无人机原型 火星虽然重力较小，但大气稀薄，大气密度不足地球的 1%，相当于地球在 35 公里高的大气环境。因此，火星无人机必须在稀薄大气下产生足够的升力才能飞起来。 基于此，设计之初，研发团队就明确了设计目标——升力强、自重轻、结构紧凑、易搭载运输。 目前，常见的飞行器有两种——固定翼和直升机，鉴于火星探测及其地表环境的特点，火星上不可能建跑道，因此，选择垂直起降的直升机成为必然。 垂直起降无人机主要有三种设计方式：单旋翼带尾桨式、四旋翼式和共轴双旋翼式。无人机想要有更强的升力，就需要有更大的桨盘面积。共轴双旋翼无人机能在最小的轮廓尺寸下具有最大的桨盘面积，有利于在稀薄大气中获取足够的升力，因此，研发团队最终选择了共轴双旋翼的设计方式。 该火星无人机原型的顶部有两根平行的、各 1.4 米长的螺旋桨，即为一种共轴双旋翼直升机，机翼正下方是高度集成的能源、控制及有效载荷系统。 图源：http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2021/9/464773.shtm 机智号采用太阳能电池板为电池充电，足以在每个火星日进行一次 90 秒的飞行。而 NSSC 团队则设想了更进一步的方案——通过漫游车采用无线充电，或者将两种电力系统结合。 该火星无人机原型总重量为 2.1 公斤，比机智号（1.8 公斤）略重一些。按照设计它将在 5-10 米的高度飞行，达到每分钟 300 米左右的速度，每次飞行可持续 3 分钟，飞行的限制主要在于能耗和温度控制，同时也需要让它自带的探测系统保持在观察范围之内。 火星车的「导游」 火星的地形存在明显的南北差异。南半球遍布着高低起伏的山脉与峡谷，以及大大小小的陨石坑，北半球的地形则相对比较平坦。 火星车在复杂的火星地表行驶时，可能会存在行驶受限制、前进速度较慢、探测范围较小等问题。因此，绝大多数火星着陆探测器都降落在北半球及赤道附近，南半球的探索任重道远。 卞春江提出来一种设想：「有没有可能设计一个可以在火星巡飞的多光谱探测系统，给火星车当导游？」 这个想法的具体内容是：通过对前方区域进行成像，漫游车可以更好地选择路线，避开那些限制驾驶并给驾驶带来挑战的区域。 此外，无人机上的微型多光谱成像系统还可以检测具有科学价值的目标，以提供一些重要化合物的证据。无人机提供初步数据后还能指导漫游车进行更详细的观察。 未来的工作 为了模拟火星表面的真实环境，卞春江表示，未来该火星无人机的研发和测试将在火星极低的大气压力、低温等复杂环境变量中运行。并且为了成功支持科学探索目标，火星无人机的可用寿命至少达到几个月甚至一年以上。 为了能够真正测试无人机的性能，研究人员必须在地球上设置合理的模拟条件。卞春江表示，中国目前没有能够满足所有参数的设施。面对机智号的类似挑战，加州理工学院的研究者们曾建造了一个定制风洞进行测试，NSSC 团队可能同样需要采取定制的方法。 「接下来的五到六年会是研究窗口，」卞春江说道。「我们希望克服这些技术问题，让下一次火星探索任务能够在火星上起飞无人机。」 何时才能看到中国的火星无人机呢？我们目前还没有确切的消息。中国的第一辆火星车，「天问一号」火星探测器搭载的「祝融号」于今年 5 月成功登陆火星，一趟任务完成了绕落巡三大目标。与之前的月球任务不同，火星探测没有备用的登陆器。我国的下一次行星际任务预计将在 2028-2030 年左右进行，那会是一次复杂且史无前例的火星样本收集返回任务，而在这之前将有一次从小行星上获取采样的「预演」。 今年 4 月 19 日，美国宇航局 NASA 宣布毅力号携带的火星无人机「机智号」成功完成了火星上的首次飞行，并完成 3 米高度悬停 30 秒的高难度动作。 NASA 的无人机「机智号」。 在 1903 年莱特兄弟的飞行器首飞六年之后，广东出生的冯如成功驾驶自己的双翼飞机完成了试飞。同样，在未来几年里，中国将寻求在另一个星球上实现自己的首次动力飞行。 参考链接： http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2021/9/464773.shtm https://china.huanqiu.com/article/44fNHxMM15W https://www.cas.cn/cm/202109/t20210910_4805275.shtml https://spectrum.ieee.org/china-mars-helicopter-rover-exploration
听杨振宁老先生谈造物主有感并预告准备发表的科学论文相对论尊敬的杨振宁老先生您好宇宙是无穷的，有无限的可能，所以不管智慧生命进化到何种高度，已知总是有限的，未知永远是无穷的。人类的大部分活动局限于地球，通过触摸听闻观看等直觉的自然观察，在王晓锋破解宇宙烟花的秘密当某些类型的恒星演化至生命末期，发生剧烈的高能爆炸，这种现象被称作超新星。爆炸的光芒通常可以照亮整个星系，清华大学物理系教授王晓锋将其形容为一场宇宙的烟花。王晓锋想象过，如果人类能元宇宙是骗局，还是人类的未来？元宇宙在未来可以形成一个大一统的世界。爱恩斯坦早就预言了大统一理论，一个是超膜理论，一个是超弦理论，超膜理论和超弦理论是一个不可分割的整体。两个平行的元宇宙在真实的二元世界里存在，硬核科普量子力学中，为什么观测会导致坍缩？简单总结两句话这个问题科学家们还不完全清楚。这个问题科学家们知道的，比一般人想象中的要清楚得多。如果用最简的语言来描述一下裸量子力学（baretheory）说了些什么，可以这样说，艺术航天徐冰天书号火箭发射2021年2月1日1615酒泉卫星发射中心95发射位2021年2月1日，中国酒泉发射了一枚火箭，这是全球第6025次航天发射，这枚火箭被命名为徐冰天书号，这是首枚以艺术之名发射的火未知生物？琥珀化石中现新物种，科学家此前仅发现两次，很罕见不同的生态环境孕育不同的生命，地球有46亿年的历史，地球生命也有38亿年的发展演化史，在漫长的岁月里地球上虽然经历了无数次大大小小的毁灭事件，但是生命从未彻底地停止，正相反地球生命电子自旋的声学操纵能改善量子控制近日，德俄科学家合作研发一种自旋量子位的声学操控方法，展示了表面声波的应变场与碳化硅中硅空位的激发态自旋之间的相互作用。新方法有望改善电子自旋的量子控制，并为微型量子设备高效处理量一一宇宙新说一一劉兵太阳的运行速度是每小时7万公里，九大行星围绕着太阳旋转运行，各自距离太阳又远近不一，正如高速运行的列车一样，风驰电掣般飞啸而过，强大的离心风力带起附近的飞沙走石，质量小的沙石最夜空中最亮的那颗星天狼星今天看到俄罗斯天狼星2021密闭空间国际实验在莫斯科启动的新闻，突然有想写一些关于天狼星知识的冲动。在我三十二年的年轻记忆中，印象最深的莫过于苏轼的那句会揽雕弓如满月，西北望，射天地球守护神连续被撞，1994年曾救了人类一命，这是什么征兆？木星又来替地球挡灾了，在过去的2个月时间里，木星已经接连被撞了2次，而距离我们最近的一次，就发生在几天前。作为太阳系中已知的最大行星，木星从太阳系诞生的那一刻起，就担任了最为重要的这颗卫星如何助力全球可持续发展？全球首颗可持续发展科学卫星看点解析11月5日，我国在太原卫星发射中心用长征六号运载火箭成功将可持续发展科学卫星1号发射升空，卫星顺利进入预定轨道。11月5日，我国在太原卫星发射中心用长征六号运载火箭成功将可持续发展