黄色片一级免费,国产网址在线,亚洲午夜网站,黄色在线播放网址

地方頻道:
您的當(dāng)前位置:首頁(yè)>科技
祝融號(hào):靠什么巡視探測(cè)火星
2021-08-23 10:01:53   來(lái)源:今日湖北

圖為利用WiFi分離探頭從第三方視角拍攝的祝融號(hào)火星車與著陸平臺(tái)的合影。圖片由國(guó)家航天局發(fā)布

圖為利用WiFi分離探頭從第三方視角拍攝的祝融號(hào)火星車與著陸平臺(tái)的合影。圖片由國(guó)家航天局發(fā)布

2020年發(fā)射窗口,中國(guó)的祝融號(hào)和美國(guó)的毅力號(hào)火星車同時(shí)出發(fā),目前均在火星表面開(kāi)展探測(cè)活動(dòng)。我國(guó)由此成為第二個(gè)在火星上開(kāi)展巡視探測(cè)的國(guó)家,也是唯一一個(gè)同時(shí)開(kāi)展月球和火星巡視探測(cè)的國(guó)家。

祝融號(hào)火星車到達(dá)火星表面后,有關(guān)部門發(fā)布了火星車拍攝的照片,引起人們廣泛關(guān)注。特別是看到利用WiFi分離探頭從第三方視角拍攝的火星車與著陸平臺(tái)的合影時(shí),大家紛紛點(diǎn)贊祝融號(hào)火星車,并把這張圖片稱作“融融拍了拍陸陸”。

截至今年7月30日,祝融號(hào)火星車在火星表面已工作75個(gè)火星日,當(dāng)天完成了對(duì)第二處沙丘地貌的科學(xué)探測(cè)。后續(xù),它會(huì)利用表面成分探測(cè)儀和多光譜相機(jī)等科學(xué)載荷,對(duì)更多目標(biāo)開(kāi)展詳細(xì)探測(cè)。

可以說(shuō),人們已了解到“融融”的可愛(ài)與敬業(yè)。那么,它有哪些技術(shù)特色呢?讓我們一探究竟。

我們的設(shè)計(jì)定位為“二代半”

設(shè)計(jì)火星車之初,有國(guó)外專家問(wèn)起中國(guó)第一輛火星車的設(shè)計(jì)定位。對(duì)于這個(gè)問(wèn)題,我們給出的答復(fù)是:美國(guó)利用25年先后發(fā)展了三代火星車,單從重量的角度看,分別為第一代的10千克級(jí)別、第二代的100千克級(jí)別和第三代的1000千克級(jí)別,各方面的能力也隨之不斷提升。我們的祝融號(hào)火星車重量為240千克,僅從重量看,它屬于第二代。

隨著技術(shù)發(fā)展,我們的祝融號(hào)火星車設(shè)計(jì)定位是“二代半”。這個(gè)多出的“半代”,主要體現(xiàn)在火面移動(dòng)、生存、自主技術(shù)等方面的先進(jìn)性上。

主動(dòng)懸架啥地形都不怕

火星表面地形復(fù)雜,既有陡坡、大石塊,也有松軟的沙地。美國(guó)火星車在工作過(guò)程中,曾遇到難以翻越的沙土質(zhì)陡坡,也曾陷入沙土中無(wú)法移動(dòng)。祝融號(hào)火星車采用了主動(dòng)懸架移動(dòng)系統(tǒng),其目的就是使火星車在復(fù)雜地形條件下,具備較強(qiáng)的通過(guò)能力。

在平坦的硬路面上運(yùn)動(dòng)時(shí),火星車保持主動(dòng)懸架機(jī)構(gòu)的主動(dòng)關(guān)節(jié)鎖定,此時(shí)懸架退化為被動(dòng)懸架。遇到石塊障礙比較高的情況,可利用主動(dòng)懸架將車體抬高。在難以通過(guò)的軟土沙地,特別是車輪發(fā)生較大沉陷無(wú)法順利通過(guò)時(shí),可采用尺蠖運(yùn)動(dòng)方式脫困。

首先,兩個(gè)前輪向前運(yùn)動(dòng),中輪和后輪不動(dòng),車體高度隨之逐漸降低。然后,前輪不動(dòng),中輪、后輪前進(jìn),這個(gè)過(guò)程中車體高度逐漸抬高。接著,再持續(xù)重復(fù)上述過(guò)程。這樣的尺蠖運(yùn)動(dòng)方式,運(yùn)動(dòng)效率雖然比較低,但沙地脫困效果非常好。

靠集熱窗實(shí)現(xiàn)“保暖”

火星表面溫度偏低,在火星車頂部,安裝的像雙筒望遠(yuǎn)鏡一樣的設(shè)備,叫作集熱窗。窗口有一層薄膜,可見(jiàn)光能順利透過(guò),車體發(fā)出的遠(yuǎn)紅外線卻無(wú)法透出,從而起到保溫效果。

陽(yáng)光透過(guò)集熱窗后,能量被一種叫作正十一烷的物質(zhì)通過(guò)相變方式儲(chǔ)存。火星白天溫度升高,這種物質(zhì)吸熱融化;到了晚上溫度下降時(shí),這種物質(zhì)會(huì)在凝固的過(guò)程中釋放熱能。能量的轉(zhuǎn)換方式變成了“光能-熱能-相變能-熱能”,效率可達(dá)到80%以上。

當(dāng)前,火星上正值盛夏,祝融號(hào)火星車會(huì)“感覺(jué)”稍稍有點(diǎn)熱。不過(guò),等火星到了秋季之后,收集熱能的這個(gè)本領(lǐng)就會(huì)顯示出效用了。

太陽(yáng)能電池片像荷葉疏水一樣除塵

在火星表面工作,不可避免地會(huì)受到火星塵的影響。最直接的影響,就是導(dǎo)致太陽(yáng)能電池輸出功率下降。因?yàn)榛鹦擒嚬ぷ魉枰碾娔芏紒?lái)自太陽(yáng)能,如果電能不足,火星車只能在火星表面“睡覺(jué)”。

在夏季,我們觀察荷葉上的水珠,可以發(fā)現(xiàn),荷葉與水間并沒(méi)發(fā)生浸潤(rùn),荷葉隨風(fēng)搖曳的過(guò)程中,水珠很容易滾落。借鑒自然界荷葉的疏水原理,科研人員在電池蓋片上增加了超疏基微觀結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)的尺寸比火星塵顆粒的特征尺寸還要小,當(dāng)火星塵與之接觸時(shí),就相當(dāng)于與一個(gè)納米級(jí)的“針床”接觸,而不是與一個(gè)平面接觸。這大大減小了火星塵顆粒與電池片之間的接觸面積,從而減弱了它們之間的附著力,使火星塵不易沉積,即便沉積后也更容易移除。

火星車采用了超疏基電池蓋片,其中兩個(gè)太陽(yáng)翼還可調(diào)整到豎直狀態(tài),便于火星塵滑落。

超疏基微觀結(jié)構(gòu)的制備方法有很多種,火星車上采用的是濕化學(xué)腐蝕法。測(cè)試發(fā)現(xiàn),改進(jìn)后的太陽(yáng)能電池片,除塵效果達(dá)到了80%以上,特別是對(duì)粒徑75~125微米范圍內(nèi)的塵埃顆粒,除塵效果可達(dá)95%。

由自己決定何時(shí)“睡覺(jué)”何時(shí)“起床”

火星表面也會(huì)有局部沙塵天氣,嚴(yán)重時(shí)甚至蔓延到火星的大部分地區(qū),成為全球性沙塵暴。美國(guó)的機(jī)遇號(hào)火星車在火星表面工作了15年,就是因?yàn)橐淮螄?yán)重的沙塵天氣而中斷了工作。

祝融號(hào)火星車如何應(yīng)對(duì)這樣的沙塵天氣呢?研制者們?yōu)槠湓O(shè)計(jì)了自主休眠喚醒功能。就是說(shuō),火星車會(huì)根據(jù)環(huán)境變化,自己決定何時(shí)“睡覺(jué)”何時(shí)“起床”。

在火星表面,當(dāng)風(fēng)速逐漸升高,出現(xiàn)沙塵天氣時(shí),火星車首先感覺(jué)到的是太陽(yáng)能電池板輸出的電能有些不夠。每當(dāng)黃昏時(shí),電池電量都應(yīng)該是滿滿的,“今天怎么這么少?”火星車趕緊計(jì)算明天工作需要多少電能。如果結(jié)論是“差一點(diǎn)”,那么火星車就會(huì)減少工作的設(shè)備,通過(guò)“過(guò)緊日子”的方式等到第二天;如果結(jié)論是“差很多,不夠今天晚上用的”,那么火星車就會(huì)立即休眠,全系統(tǒng)斷電。

這時(shí),就需要祝融號(hào)火星車“過(guò)點(diǎn)苦日子”。設(shè)備的溫度越來(lái)越低,最低可達(dá)-100℃以下。即便如此也沒(méi)辦法,火星車只能在寒冷中“睡覺(jué)”。

喚醒有兩個(gè)必備條件:一個(gè)是等到沙塵天氣過(guò)去,陽(yáng)光越來(lái)越強(qiáng),大氣變得澄凈、透明,火星車太陽(yáng)翼的發(fā)電量可維持正常工作;另一個(gè)是火星車關(guān)鍵設(shè)備的溫度符合工作要求,比如蓄電池可正常充電了。

等條件都滿足了,不需要地面控制,火星車會(huì)自己“蘇醒”,繼續(xù)工作。

圖像壓縮算法一展強(qiáng)大功能

對(duì)陌生環(huán)境進(jìn)行探索,圖像信息無(wú)疑是最直觀也是最核心的信息。圖像信息中含有相當(dāng)多的時(shí)間和空間冗余,因此圖像信息的數(shù)據(jù)量非常大。

火星車執(zhí)行任務(wù)的前3個(gè)月,火星與地球之間距離為3.2~3.8億千米,從火星到地球的通信鏈路帶寬受到很大限制,在深空數(shù)據(jù)源端對(duì)圖像進(jìn)行壓縮,無(wú)疑是提高信息回傳效率的必由之路。深空探測(cè)器資源寶貴而有限,火星車的數(shù)據(jù)處理能力不會(huì)像地面計(jì)算機(jī)這樣強(qiáng)大。因此,需要根據(jù)火星探測(cè)任務(wù)的應(yīng)用需求,統(tǒng)一考慮圖像數(shù)據(jù)的壓縮及傳輸兩個(gè)環(huán)節(jié),設(shè)計(jì)最優(yōu)的圖像數(shù)據(jù)壓縮及傳輸方案。

針對(duì)火星探測(cè)任務(wù)中圖像壓縮處理需求,科研人員專門為祝融號(hào)火星車設(shè)計(jì)了圖像壓縮算法,實(shí)現(xiàn)了多種相機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理、圖像壓縮比靈活控制、質(zhì)量漸進(jìn)性傳輸、感興趣區(qū)域優(yōu)先編碼、抗誤碼擴(kuò)散和圖像縮略圖生成下傳等功能,滿足了火星車可靠、高效、靈活的圖像應(yīng)用需求。


技術(shù)支持:湖北報(bào)網(wǎng)新聞傳媒有限公司

今日湖北網(wǎng)版權(quán)所有 鄂ICP備2020021375號(hào)-2 網(wǎng)絡(luò)傳播視聽(tīng)節(jié)目許可證(0107190) 備案號(hào):42010602003527 違法和不良信息舉報(bào)中心