NASA设计发条探测车 应对金星严酷环境

 

金星是太阳系内最热的行星,其地表平均温度达到462摄氏度,足以熔化铅。美国宇航局设计发条探测车以应对严酷金星环境。...



导读】金星地表平均温度达到462摄氏度,如何在如此恶劣的环境中进行科学探测呢?美国宇航局设计了发条探测车以应对金星的恶劣环境。

【导读之二】今天没有七夕特别栏目。请安心学习天文知识。

太空环境如地狱般严酷,尤其是对精密硬件来说。在极端环境下执行探索任务时,如果想让重要仪器设备像发条装置一样精确运转,古老的发条技术或许就是解决方案。现在,美国宇航局(NASA)正密切关注一款外星探测车设计。在设计上,它更像《疯狂麦克斯》中的装置,而不是《星际迷航》。这款探测车采用老式机械装置完成计算工作,能够应对绝大多数电子设备无法承受的严酷环境。

金星是“弱者的地狱”。其地表平均温度达到462摄氏度,足以熔化铅,是太阳系内最热的行星。它的地面气压是地球的90倍,除此之外还有腐蚀性硫酸云。这是一个严酷而荒凉的世界。如果让“好奇”号火星车探索金星,很快就会一命呜呼。

2015年,美国宇航局喷气推进实验室的机械工程师乔纳森·桑德尔提出了“极端环境自动探测车”(以下简称AREE)设计。桑德尔说:“金星环境太过恶劣,是火星车这样的复杂控制系统无法承受的。但如果采用全机械设计,探测车最长可存活一年。”

美国宇航局设计发条探测车,应对严酷金星环境。
一年听起来不长,但与此前的金星探索任务相比,却是一项巨大进步。1967年,前苏联的“金星4号”太空探测器创造历史,进入金星大气层并向地球传回数据。3年后,“金星7号”探测车成功实现软着陆,但只坚持了23分钟便“壮烈牺牲”,无法继续向地球传输数据。1975年,采用冷却液体的“金星9号”成功着陆,并传回着陆点周边环境的黑白照片。53分钟后,它的心脏停止跳动。1982年,“金星13号”造访这个可怕的世界,共在金星上坚持了两个小时。期间,它向地球传回了14幅彩色和黑白照片,同时对一块金星岩进行分析。

过去30年时间里,金星一直被科学家忽视,没有派遣着陆器,只借助轨道器和飞跃任务,对其进行远程分析。为了让探测车拥有更长寿命,科学家需要从全新的角度出发,审视太空探索任务。参与AREE设计的喷气推进实验室工程师埃文·希格曼表示:“金星是一颗环境极为恶劣的星球。对于它的环境,除了前苏联照片提供的信息,我们所知不多。”

AREE是一款“返祖”探测车,在设计上借鉴古老的计算装置,例如查尔斯·巴贝奇在19世纪打造的差分机以及古希腊安迪基西拉岛的机械装置,后者依靠齿轮模拟天体运动。未来的金星登陆任务也计划采用先进的冷却系统,但这项技术需要进行深入研发,并且仍存在失败风险。

在设计上,AREE减少对电子设备的依赖,更多地采用基于齿轮的计算装置。通过打开和闭合一个类似百叶窗的装置,有选择地反射轨道器发出的信号,AREE也可以进行通讯。它的部分电力将由风力涡轮机提供,将充分利用金星的厚重大气层。为了征服金星的复杂地形,它采用了坦克式履带。

类似AREE这样的纯机械探测车虽然在技术上具有可行性,但实用性方面仍是一个未知数。在现阶段的所有竞争者中,混合型设计胜出的可能性最大。所谓的混合,就是将光伏电池驱动的电子设备与机械装置结合在一起,尽可能提高探测车的坚固性和可靠性。

作为宇航局“创新先进概念”(NIAC)计划的一部分,桑德尔的提议已进入第二阶段的研发。NIAC计划专注于新奇概念和边缘思维,以解决太空探索的现实问题。土卫六“泰坦”的烃湖、木卫二“欧罗巴”的黯淡咸海和气态巨行星的神秘云层,都隐藏着我们渴望发现和了解的秘密。但只有研制出合适的工具并且能够经受住极端环境的考验,我们才有可能揭开它们的神秘面纱。银河系存在各种各样的环境,登陆火星就像是一次夏令营。我们需要一些疯狂的想法,与其它星球进行亲密接触,探寻和挖掘未知的秘密。

来源:http://www.sciencealert.com

译者:牛树军

责编:钟狼将



美国金星快车拍摄到金星环境

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