企业招聘

您当前的位置:主页 > 企业招聘 >

无人机怎么探究土卫六 顺畅的话七年后见分晓

来源:http://www.cnshenqiang.com 编辑:ag88环亚 时间:2018/06/04

  无人机怎么探究土卫六 顺畅的话七年后见分晓

  上一年 12 月 NASA 宣告了两项将于本世纪 20 时代中期发射的关于机器人使命的终极想象。第一个是彗星天体生物学探究样本回来(CAESAR),它会将一个适当传统的航天器发送到彗星上,获取其核的一大块带回地球。第二个是来自约翰·霍普金斯大学运用物理试验室(APL)的 Dragonfly 无人机,它能像一个行星勘探器相同作业,只不过它不是像以往那些勘探器相同行进在地上,而是飞翔。

  咱们现已看到无人机能够做令人惊讶的作业,不过也有许多无人机在尝试做令人惊叹的作业时呈现了十分糟糕的状况。将一个彻底自主的无人机送到超越 10 亿公里外的外星国际,并希望它在没有任何人类干涉的状况下飞翔几年,这是十分有野心的,所以今日来看看 APL 到底在做些什么。

  

 

  盘绕土星运转的土卫六 Titan 是一个吸引人的当地,由于在某些重要的方面它更像地球,而不是太阳系的其他当地。那里有点冷,均匀地表温度只要 94 开尔文,比地球厚 4 倍的大气由氮气和甲烷构成,有着七分之一的地球引力。Titan 风趣之处在于它的甲烷循环很像地球的水循环,液态甲烷构成湖泊、河流、云和雨。还有一堆有机化合物被扔进了混合物中,极飞无人,这使它成为一个风趣的当地,能够寻觅到十分原始的古怪的日子。

  卡西尼号在土星上的使命包含一个叫做 Huygens 的小勘探器,它于 2005 年 1 月在 Titan 上下降。Huygens 大部分都是依据大气条件规划的,但它成功地在 Titan 的外表着陆了一个多小时,并发回了外表的相片。

  当考虑到怎么探究 Titan 的外表时,奇特特性拓荒了许多创造性的挑选,而不是像火星那样。Titan 的低重力和巨大气密度有利于飞翔,这将使探究机器人比固定着陆器或漫游者更快地拜访更多的科学爱好点。曩昔,美国宇航局曾考虑过直升机、热气球和飞机之类的东西,但在曩昔的十年里,多旋翼无人机现已成为可操纵和牢靠的机器人飞翔的规范。依据 APL 的说法,Titan 实际上是「太阳系中最简单飞的四轴飞翔器」。

  Dragonfly 是以一个 300 公斤级的八角器规划为根底的,这是种有发动机和螺旋桨的四轴飞翔器。严格地说,具有八个独立螺旋桨的传统八角器将更有用。但 Dragonfly 有必要安装在高明声速飞翔器内部,以便输送到 Titan,而八角器的空间功率更高,一起坚持很多的冗余。

  

 

  Dragonfly 体积如此巨大的原因是它需求带上自己的电源。Titan 离太阳太远了,所以 Dragonfly 将依托与猎奇勘探车在火星上运用的相同的动力系统:一个放射性同位素热电发生器 (RTG) ,它将钚-238 发生的热量转化为电能。RTGs 能够运转几十年,关于深空飞翔使命特别有用,由于它们所发生的「废物」热量能够用来坚持温度。

  就其自身而言,RTG 无法发生满足的继续力气来让 Dragonfly 在空中飞翔,可是 RTG 不断地给它的电池充电,终究机器人将为飞翔节约满足的能量。或许或许它运用能量将数据传回地球,或许做科学试验。Titan 的白天和夜晚都是 8 天的时刻,产业新闻,所以它在漆黑的时分,Dragonfly 有满足的时刻来补给。

  与火星上的漫步者不同的是,Dragonfly 花了很多的时刻在移动上,它将花费大部分时刻在停止,做科学,传输数据和充电。它更像是一个「起浮着陆器」,而不是飞机。科学有用载荷包含一个质谱仪,伽马射线和中子光谱仪,地球物理和气候软件包,还有一整套的照相机。在 Dragonfly 起落架的支柱上的钻头会搜集外表样品,一个可折迭的高增益天线意味着没有必要的中继轨迹器。

  虽然在地上上进行科学研究是有价值和安全的,极飞无人但 Dragonfly 的要点就是它能飞。一个小时内它比火星上的漫步者在 10 年内走的路还长,还不必忧虑妨碍。在为期一两年的使命期间,Dragonfly 能具体地探究泰坦外表的巨大数量,进行探究。它不会从轨迹上下降,而是从下降伞空壳里掉出来,然后飞下来,在挑选最安全的当地进行第一次着陆之前,能扫描数公里的地势。开端的着陆区域很可能是大沙丘地带,在雷达图画的根底上,沙丘之间的平整区域很平整。从那时起,蜻蜓就能够从上面飞着侦查地势,但实在令人兴奋的是,当它开端在新的当地探究更远的当地。

  APL 说它能够安全完结:

  经过对勘察成像的地上剖析、间隔[规模]/3或更小间隔初始着陆方位 A 的地上剖析来辨认第二着陆区 B;

  运用其传感器 (用于地势粗糙度、成像等)在该区域上进行勘探,并回来到原始着陆地址 A;

  传感器数据的地上剖析证明了区域 B 内的一个或多个安全方位 (或许假如没有找到满足的方位,则回来过程 1);

  在侦查成像中辨认候选的第三着陆区 C,间隔 A 的间隔为2[规模]/3;

  车辆在 C 上进行感测,但在 B 处着陆。

  

 

  以这种办法则不需求对没有对安全进行评价的着陆地址作出许诺。这种保存办法虽然花费了更长的时刻来完成给定的多跳横向规模,但它将答应 Dragonfly 考虑更粗糙的地势,这些地势可能与更有吸引力的科学方针相关联,例如低温火山特征或冲击熔融片材,其间液态水可能与钛上的有机物相互作用。

  

 

  这幅 Dragonfly 的概念图显现了寻觅一个新的着陆地址的可能的飞翔途径。

  Dragonfly 最大航程可能在 60 公里左右,它的电池答应以 10 米/秒的最佳速度飞翔 2 小时。除了长途飞翔之外,还能够在水面上移动几米,以从头定位它的传感器。就 Dragonfly 能够做到的科学数量而言,它的机动性使得它与更传统的漫游者具有很强的竞争力,虽然它对 Titan 这样的环境有特别的含义。

  为了了解更多细节,IEEE Spectrum 采访了 APL 项目科学家 Ralph Lorenz。

  比较地球,Titan 上的飞翔条件怎么样,这在 Dragonfly 的规划中是怎么表现的?在 Titan 上,旋翼飞机的行为办法与地球上有什么不同?

  大气比咱们厚 4 倍,重力比咱们小 7 倍,所以飞翔很简单。实际上 Dragonfly 的空气动力学规划并没有与地球上的四驱有什么不同,但由于这些要素,对 Dragonfly 来说,对马达的动力要求小得多。较密布的大气意味着咱们为转子挑选略微不同的机翼截面,而不是用于风力涡轮机的机翼。 在飞翔中它基本上看起来与地球上相同,除了引力较低的状况在外。

  Dragonfly 怎么自主起飞、导航和着陆 ? 运用哪种类型的传感器 ?

  在这一点上,咱们不能得到太多的细节,可是镭射和雷达现已被用于地上无人机和行星着陆器。首要,地上上的科学家会通知 Dragonfly 咱们想去哪里,它只是在这个一般区域找到一个平整的当地,不管怎样总是能够飞回咱们所知的第一个着陆点。

  能描绘你做的第一个硬件试验吗 ? 怎么测验地球上的硬件 ?

  咱们运用一个完好的测验模型,它比实在的东西要小,而且用它来验证动态的数值模型。

  什么样的科技进步让让你信任像 Dragonfly 这样的机器人能牢靠地作业?

  无人机革新。

  

 

  总归,够走运的话,2019 年的春天 NASA 将挑选 Dragonfly 继续进行后续使命阶段。假如一切顺利,Dragonfly 将于 2025 年年末前前往 Titan,然后在 30 时代中期登陆。

Copyright © 2013 ag88环亚,ag环亚国际娱乐平台,环亚娱乐平台,环亚娱乐官网 All Rights Reserved 网站地图