機器心髒報告
編輯：澤南，小周
火星隻有地球大氣密度的1%，但在未來，如果沒有無人機，火星車可能不夠先進。
當你提到火星無人機時，你可能會想到乘坐毅力号飛往火星的"智能"無人機。4月，Tact完成了首次飛往火星的飛行，持續了約40秒，并在垂直上升3米後執行了懸停，下降和着陸的所有設定。這艘機智的宇宙飛船在火星上創造了萊特兄弟的時刻。
除了在地球以外的行星上飛行無人機的工程意義外，它們還将對探索有很大的幫助，事實上，國内對火星無人機的研究已經開始。
早在2019年，中國科學院團隊就已經對火星無人機進行了前期研究，經過兩年的開發，最近自主設計研發的火星無人機原理原型機已經通過驗收。
2019年3月，基于實驗室在飛機、電子通信、人工智能等領域的技術基礎，中國科學院國家空間科學中心（NSSC）的研究人員策劃了"火星無人機"的概念，并申請了北京市科委空間科學發展國家實驗室項目，該項目于同年6月正式啟動。 題為"火星表面勘察光譜探測關鍵技術研究"。
火星無人機原型
火星雖然重力較小，但大氣層稀薄，不到地球密度的1%，相當于地球35公裡高處的大氣環境。是以，火星無人機必須在稀薄的大氣層中産生足夠的升力才能飛行。
基于此，在設計之初，研發團隊就明确了設計目标——升力、重量、結構緊湊、便于攜帶運輸。
目前，有兩種常見的飛行器類型——固定翼和直升機，鑒于火星探測的特點及其表面環境，火星不可能建造跑道，是以選擇垂直起降直升機是不可避免的。
垂直起飛和着陸無人機主要設計三種方式：帶尾槳的單旋翼，四旋翼和同軸雙旋翼。如果無人機想要更強的升力，它們需要有更大的槳區域。同軸雙旋無人機具有最大的槳面積和最小的輪廓尺寸，有助于在稀薄的大氣中獲得足夠的升力，是以研發團隊最終選擇了同軸雙轉子的設計。
在火星無人機原型的頂部是兩個平行的，1.4米長的螺旋槳，一個同軸雙旋翼直升機，在機翼下方有一個高度內建的能量，控制和有效載荷系統。
圖檔：http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2021/9/464773.shtm
智能使用太陽能電池闆為電池充電，足以在火星上每天飛行90秒。NSSC團隊設想了另一種情況 - 通過漫遊車進行無線充電，或将兩個電源系統組合在一起。
火星無人機原型重2.1公斤，比Tact（1.8公斤）略重。它設計為在5-10米的高度飛行，達到每分鐘約300米的速度，每次飛行持續3分鐘，具有能耗和溫度控制的限制，同時将自己的檢測系統保持在觀察範圍内。
火星車的"指南"
火星的地形存在顯着的南北差異。南半球點綴着高低山和峽谷，以及大大小小的隕石坑，而北半球的地形相對平坦。
火星探測器在複雜的火星表面上旅行時，旅行可能有限，前進速度較慢，探索範圍較小。是以，絕大多數火星着陸器降落在北半球和赤道附近，而南半球還有很長的路要走。
"有沒有可能設計一個可以前往火星并引導火星車的多光譜探測系統？"
這個想法是，通過對前方區域進行成像，漫遊車可以更好地選擇其路線，避免限制和挑戰駕駛的區域。
此外，無人機上的微多光譜成像系統可以檢測具有科學價值的目标，以提供重要化合物的證據。無人機提供初步資料，可以引導漫遊車進行更詳細的觀測。
今後的工作
他說，為了模拟火星表面的真實環境，未來火星無人機的研發和測試将在火星極低的大氣壓和低溫等複雜的環境變量中運作。為了成功支援科學探索目标，火星無人機可以持續至少幾個月或更長時間。
為了真正測試無人機的性能，研究人員必須在地球上設定合理的模拟條件。餘文生說，中國目前沒有能夠滿足所有參數的設施。面對來自The Wit的類似挑戰，加州理工學院的研究人員已經建立了一個定制的風洞進行測試，NSSC團隊可能還需要采取定制的方法。
"未來五到六年将是一個研究視窗，"餘春江說。我們希望克服這些技術問題，以便下一次火星探測任務可以從火星上的無人機起飛。
我們什麼時候能看到中國的火星無人機？我們還沒有任何确切的資訊。今年5月，中國首艘火星探測器"裕廊"号由"天一号"火星探測器成功登陸火星，完成了完成軌道之旅三大目标的任務。與以前的月球任務不同，火星探測器沒有備用着陸器。我們的下一次行星際任務預計将在2028-2030年左右進行，這是一項複雜且前所未有的火星樣本收集和傳回任務，然後是"排練"以從小行星上采集樣本。
今年4月19日，美國宇航局宣布，攜帶毅力号的火星無人機"Smart"已成功完成在火星上的首次飛行，并完成了30秒的高空懸停。
美國宇航局的無人機，機智。
1903年萊特兄弟首飛六年後，出生于廣東的馮茹成功駕駛自己的雙翼飛機完成了試飛。同樣，在未來幾年，中國将尋求在另一個星球上進行首次動力飛行。
相關連結：
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