无人机在火星上吗?美国宇航局计划不久将无人机用于太空探索

无人机技术已被广泛应用于娱乐、摄影、安全、气候监测甚至人道主义援助等领域。我们可能很快会看到无人机被用于另一个领域：太空探索。

美国宇航局喷气推进实验室（JPL）最近宣布测试他们称之为火星直升机侦察机（MHS）。该侦察兵可能参与即将到来的火星2020任务，这是一个由美国宇航局领导的合作项目，其主要任务是确定火星上是否曾经存在生命。其想法是，直升机式无人机有助于提供更好的地图和导航，从而为任务控制员提供更多信息，帮助他们进行路径规划和避免危险，以及确定感兴趣的点。

除此之外，我们如何才能最终看到无人机技术在太空探索中的应用？下面我们来看看MHS和其他NASA无人机，以及工程师在设计太空无人机时面临的挑战。

为什么要把无人机送上太空?

火星直升机侦察机是火星2020任务的一部分。除了侦察感兴趣的地点和潜在的危险（比如风暴），它的职责之一是帮助规划主漫游者的旅行路线。尽管这项技术有助于推进火星探测，但MHS的使用主要是一种演示，因为无人机的飞行能力将受到严重限制。然而，这种概念验证的使用非常重要，因为将直升机和无人机用于空间探索可以极大地帮助实现作战目标。

MHS的一些已知规格：

重量：2.2磅
叶片跨度（同轴）：3.6英尺
底盘的尺寸:5.5英寸x 5.5英寸x 5.5英寸
力量:220瓦

MHS预计射程略低于657码，最大飞行高度为130英尺。它将携带一个高分辨率、面向下的摄像头，并设计成能够用减震脚在火星表面着陆。这架直升机将在每个太阳系（火星日，相当于一个地球日加上40分钟）飞行约3分钟。它将使用自动控制，并直接与月球车通信。

2016年，NASA确定需要额外的1500万美元资金，以保持MHS的进展在正轨上。就在2017年2月，由于担心该项目可能超出其大规模预算，MHS可能被排除在火星2020任务之外。

到目前为止，这个项目似乎仍在火星上运行:据报道，美国宇航局的火星研究所在加拿大Arctic在霍顿火星计划今年秋天的研究站。这个位于德文岛的地点有时被称为“地球上的火星”，它可以帮助确定这些装置是否能够经受火星式的条件。

太空无人机的地平线

然而，MHS并不是唯一一个在建的无人机项目。也有关于勘探无人机的研究，最终可能用于太空采矿，多行星殖民，以及路径规划/危险规避。

其中一个项目是“极限飞行者”，它看起来更接近地球上经常使用的典型四轴飞行器风格的无人机。的沼泽工程实验室一直致力于研制直径从5英尺到小到可以放在手掌上的无人机。

他们希望这些无人机最终能够用于从成像到样本采集的所有领域，尽管人们对资源收集特别感兴趣。

多年来，该实验室已经生产了多个原型。这些飞行器与我们的地球无人机的主要区别之一是缺少旋翼。每一个都被设计成利用任何可用的气体甚至水蒸气来推进自己，这取决于它是位于火星上还是小行星上。

空间环境挑战

在设计太空探索无人机时，当然需要考虑一些独特的因素。与太空无人机发展特别相关的一个事实是，其他行星或天体上的大气可能比地球上发现的要薄得多——或者根本不存在。例如，火星的大气密度只有地球的1%。在确定无人机质量时，这一点很重要，因为如果无人机太重，就无法获得飞行所需的升力。另一方面，如果它们太轻，可能很难控制。

控制也是另一个挑战。这类无人机可能需要相当自主，因为不可能像在地球上那样进行实时控制。向地球发送250mb的数据大约需要20个小时，所以直播视频流肯定是不可能的。

最后，还有电池容量和充电的艰巨挑战。有几种方式可以为航天器提供动力，例如旅行者号探测器，使用rtg或核电池. 但对于目前尚未被招募执行深空任务的小型无人机来说，最实用的方法可能是太阳能电池。试图找到质量、电池容量和充电时间之间的平衡是另一个需要考虑的因素。

MHS是无人机和无人机在太空探索中有趣的一步。如果成功，我们可能会看到更多的任务使用无人机。

专题图片由美国宇航局喷气推进实验室.