机器心脏报告
编辑：泽南，小周
火星只有地球大气密度的1%，但在未来，如果没有无人机，火星车可能不够先进。
当你提到火星无人机时，你可能会想到乘坐毅力号飞往火星的"智能"无人机。4月，Tact完成了首次飞往火星的飞行，持续了约40秒，并在垂直上升3米后执行了悬停，下降和着陆的所有设置。这艘机智的宇宙飞船在火星上创造了莱特兄弟的时刻。
除了在地球以外的行星上飞行无人机的工程意义外，它们还将对探索有很大的帮助，事实上，国内对火星无人机的研究已经开始。
早在2019年，中国科学院团队就已经对火星无人机进行了前期研究，经过两年的开发，最近自主设计研发的火星无人机原理原型机已经通过验收。
2019年3月，基于实验室在飞机、电子通信、人工智能等领域的技术基础，中国科学院国家空间科学中心（NSSC）的研究人员策划了"火星无人机"的概念，并申请了北京市科委空间科学发展国家实验室项目，该项目于同年6月正式启动。 题为"火星表面勘察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，但大气层稀薄，不到地球密度的1%，相当于地球35公里高处的大气环境。因此，火星无人机必须在稀薄的大气层中产生足够的升力才能飞行。
基于此，在设计之初，研发团队就明确了设计目标——升力、重量、结构紧凑、便于携带运输。
目前，有两种常见的飞行器类型——固定翼和直升机，鉴于火星探测的特点及其表面环境，火星不可能建造跑道，因此选择垂直起降直升机是不可避免的。
垂直起飞和着陆无人机主要设计三种方式：带尾桨的单旋翼，四旋翼和同轴双旋翼。如果无人机想要更强的升力，它们需要有更大的桨区域。同轴双旋无人机具有最大的桨面积和最小的轮廓尺寸，有助于在稀薄的大气中获得足够的升力，因此研发团队最终选择了同轴双转子的设计。
在火星无人机原型的顶部是两个平行的，1.4米长的螺旋桨，一个同轴双旋翼直升机，在机翼下方有一个高度集成的能量，控制和有效载荷系统。
图片：http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2021/9/464773.shtm
智能使用太阳能电池板为电池充电，足以在火星上每天飞行90秒。NSSC团队设想了另一种情况 - 通过漫游车进行无线充电，或将两个电源系统组合在一起。
火星无人机原型重2.1公斤，比Tact（1.8公斤）略重。它设计为在5-10米的高度飞行，达到每分钟约300米的速度，每次飞行持续3分钟，具有能耗和温度控制的限制，同时将自己的检测系统保持在观察范围内。
火星车的"指南"
火星的地形存在显着的南北差异。南半球点缀着高低山和峡谷，以及大大小小的陨石坑，而北半球的地形相对平坦。
火星探测器在复杂的火星表面上旅行时，旅行可能有限，前进速度较慢，探索范围较小。因此，绝大多数火星着陆器降落在北半球和赤道附近，而南半球还有很长的路要走。
"有没有可能设计一个可以前往火星并引导火星车的多光谱探测系统？"
这个想法是，通过对前方区域进行成像，漫游车可以更好地选择其路线，避免限制和挑战驾驶的区域。
此外，无人机上的微多光谱成像系统可以检测具有科学价值的目标，以提供重要化合物的证据。无人机提供初步数据，可以引导漫游车进行更详细的观测。
今后的工作
他说，为了模拟火星表面的真实环境，未来火星无人机的研发和测试将在火星极低的大气压和低温等复杂的环境变量中运行。为了成功支持科学探索目标，火星无人机可以持续至少几个月或更长时间。
为了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。余文生说，中国目前没有能够满足所有参数的设施。面对来自The Wit的类似挑战，加州理工学院的研究人员已经建立了一个定制的风洞进行测试，NSSC团队可能还需要采取定制的方法。
"未来五到六年将是一个研究窗口，"余春江说。我们希望克服这些技术问题，以便下一次火星探测任务可以从火星上的无人机起飞。
我们什么时候能看到中国的火星无人机？我们还没有任何确切的信息。今年5月，中国首艘火星探测器"裕廊"号由"天一号"火星探测器成功登陆火星，完成了完成轨道之旅三大目标的任务。与以前的月球任务不同，火星探测器没有备用着陆器。我们的下一次行星际任务预计将在2028-2030年左右进行，这是一项复杂且前所未有的火星样本收集和返回任务，然后是"排练"以从小行星上采集样本。
今年4月19日，美国宇航局宣布，携带毅力号的火星无人机"Smart"已成功完成在火星上的首次飞行，并完成了30秒的高空悬停。
美国宇航局的无人机，机智。
1903年莱特兄弟首飞六年后，出生于广东的冯茹成功驾驶自己的双翼飞机完成了试飞。同样，在未来几年，中国将寻求在另一个星球上进行首次动力飞行。
相关链接：
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