疯狂硬件设计,美国NASA火星探测车内部架构曝光

“洞察”号采用三腿设计，将在火星赤道附近的一个区域着陆，任务持续时间为720天。

登陆之后，“洞察”号的机械臂将部署热量流探测器，将其植入地下9到15英尺(约合2.7到4.5米)。

科学家认为研究火星内部构造有助于了解类似地球这样的多岩行星如何形成。

洞察”号将携带多国航天机构研制的各种仪器设备。

德国和法国将帮助设计一台地震研究装置，用于测量在火星内部穿过的波，例如“火震”和流星撞击形成的波。

北京时间22日消息，据国外媒体报道，美国宇航局的“洞察”号火星探索任务已经获得批准。

按照计划，“洞察”号登陆器将于2016年3月发射，9月登陆火星，随后展开勘探。

这颗登陆器将钻探火星地下深处，揭示隐藏的秘密，例如这颗多岩行星如何形成。

“洞察”号任务是一项国际合作项目，英国和法国等国均参与其中。

从探索火星的那一天起，已经有多辆火星车在这颗红色星球表面钻洞，采集样本后进行分析，但迄今为止，还没有一个探测器钻入火星地下深处。

2016年9月，美国宇航局的“洞察”号登陆器将改变历史。

16日，“洞察”号成功完成任务关键设计评估。

宇航局及其合作伙伴已经批准了这项任务，开始着手制造“洞察”号登陆器。

“洞察”号的英文名为“InSight”(地震调查、测地学和热传递内部探索的英文首字母缩写)。

这颗登陆器将对火星地下深处进行钻探，研究内部结构。

“洞察”号将研究类似地球这样的多岩行星如何形成以及如何演化出多层内部结构，即地核、地幔和地壳。

此外，这颗登陆器还将利用所携带的仪器设备收集此前从未获取的火星内部信息。

“洞察”号将于2016年3月从加利福尼亚州的范登堡空军基地发射升空，9月登陆火星。

这将是在加州发射的第一项行星际探索任务。

这项任务有助于宇航局完成雄心勃勃的目标，即在本世纪30年代派遣宇航员登陆火星。

上周，“洞察”号项目负责人向宇航局的一个评估委员会递交了任务设计的相关资料，获得批准后将着手下一阶段的工作。

11月，“洞察”号项目组将把一系列硬件与电脑系统整合到一起。

揭秘火星内部构造作者：暂无来源：《世界科学》 2021年第9期编译乔琦“洞察”号和“毅力”号探测器发回了前所未见的数据，内容从火星地震到这颗红色行星的内层结构，无所不包。

在过去的这段时间里，我们忙着控制新冠疫情，忙着应对破了纪录的高温天气，忙着思考如何摆脱水资源短缺的困境。

与此同时，我们派往火星的探测器却享受着颇为宁静的生活。

停留在火星表面的洞察号着陆器正监听着火星地震情况，而毅力号漫游车则四处游弋，寻找生命的踪迹。

前不久，科学家拿出了这两位英勇的机器人传回地球的大量发现。

在发表于《科学》（Science）期刊的3篇论文上——每篇的作者署名都有十几位不同国籍的科学家，研究人员详细介绍了他们使用洞察号上搭载的地震仪检测火星内部地质情况的睿智方法。

这也确实让他们获得了对于这颗红色行星地壳、地幔及核心的全新认识，并且也是人类科学家第一次绘制其他星球的内部情况。

另外，还有一组科学家则召开新闻发布会，公布了毅力号探测器发回地球的初期研究成果，并且宣布这辆漫游车下一步将会探索耶泽罗陨石坑——那里曾经是一片可能栖息着火星古代微生物的湖泊。

火星这颗红色行星还有很多值得科学家研究的地方。

“火星的基本元素组成和地球大致相似，但外观却大为不同，”剑桥大学地震学家桑内·科塔尔（Sanne Cottaar，在《科学》杂志发表了一篇剖析上述三项新研究的论文）说，“有很多证据表明，火星的演化历程和地球很不一样。

现在，探测器为我们绘制的火星各深度壳层图像，将帮助我们理解火星地质是如何形成的，以及火星是如何演变成现在这个样子的。

”对比地球和火星这两颗行星，总能让我们产生诸多疑问。

举例来说，为什么地球有磁场，而火星的似乎消失了？为什么地球表面的火山散布在各个地方，而火星上的火山要集中得多，也普遍大得多？火星上直径达到374英里（约合602千米）、高度达到16英里（约合26千米）的奥林帕斯山是整个太阳系中目前已知的最大火山。

火星探测器的设计与研究火星是人类最感兴趣的行星之一，自上世纪六十年代初以来，人类就一直试图实现登陆火星的梦想。

然而，火星作为离地球最近的行星之一，与地球的距离也有着显著的差异，这也导致了火星探测任务的难度相当大。

为了顺利的进行探测任务，需要精心设计和细致研究。

本文将就火星探测器的设计和研究展开论述。

一、火星探测器的任务和目标作为太阳系中地球的邻居，火星吸引了不少科学家和工程师们的关注。

根据已经进行过的探测任务的结果，火星存在土壤、水、岩石等成分，同时也存在着类似于地球呼吸的现象。

基于这些发现，火星的探测任务目标也主要集中在以下几个方向。

1. 生命探测：寻找并了解火星是否存在生命的可能性，对了解太阳系中是否存在其他的生命体系具有重要意义。

2. 地质探测：研究火星内部的构造和组成，了解火星的地质特征并寻找与地球类似的岩层，还可以为地球上的地质探测提供重要的参考。

3. 大气学和气候学探测：研究火星的天气现象，了解火星的大气成分以及气温变化，便于人类开展有效的空气和气候调节研究。

二、火星探测器的设计理念火星探测器的设计不同于人造卫星，它不但需要到达目的地，还需要在目的地进行探测，并最后将数据靠回地球。

因此，火星探测器的设计相当复杂。

1. 控制系统控制系统是火星探测器的基础，它的主要功能是确保探测器的准确探测和返回数据。

在技术上，控制系统主要包含如下功能：预测、密钥定义、轨道计算和控制策略。

2. 供电系统供电系统是火星探测器的灵魂，其主要任务是确保科研探测质量和较长的寿命。

火星探测器处于极为恶劣的环境下，比如说适应针对性低的粉尘、强烈的辐射等等，不同的环境因素也会对供电系统提出不同的挑战。

3. 传感器系统探测器需要在火星地表进行长时间的探测，为了获取到足够的数据，探测器需要配备一系列多种功能的传感器。

传感器的主要功能是检测并记录火星的温度、大气成分、地表形态等数据。

三、全球火星探索研究现状当前，全球共有40多个国家和国际组织展开了来自200多个项目的火星探险工作，活动范围包括探月、探火和探宇宙等。

火星探测器工作原理火星探测器是一种用于探索火星表面和大气的科学仪器，通过使用各种传感器和仪器，可以获取关于火星的重要数据和图像。

它们被设计用于在太空中进行长期探索任务，以了解火星的地质学、气候、表面特征以及可能存在的生命迹象。

在本文中，我们将深入探讨火星探测器的工作原理。

一、火星探测器组成火星探测器通常由以下几个主要组成部分构成：1. 车身和巡航系统：火星探测器的车身是它的移动平台，通常由轮子或履带组成，以便在火星表面进行移动。

巡航系统包括电池、太阳能电池板等能源装置，以提供能量供应。

2. 着陆系统：火星探测器的着陆系统是确保它们安全降落在火星表面的重要组成部分。

这包括降落伞、气囊和推进器等。

3. 通信系统：火星探测器必须与地球进行通信以传输数据和指令。

通信系统由天线、射频收发设备等组成。

4. 仪器和传感器：火星探测器装备了多种仪器和传感器，用于测量火星的大气成分、地质特征和表面温度等。

其中包括光学相机、热辐射计、气象仪器等。

5. 防护系统：火星表面的环境极为恶劣，探测器必须能够抵御极端温度、辐射和尘暴等不利条件。

防护系统包括保温材料、太阳能电池板的抗辐射能力等。

二、火星探测器的工作原理火星探测器在执行任务时，遵循以下一般工作原理：1. 着陆与部署：火星探测器在进入火星大气层后，通过使用降落伞减速，同时使用推进器稳定降落。

一旦安全着陆，探测器会部署太阳能电池板，以获取能源。

2. 动力和导航：火星探测器使用轮子或履带进行移动，并通过操纵轮子或调整履带的转动速度来控制方向和速度。

导航系统使用陀螺仪、惯性传感器和星载系统以保证探测器正确导航。

3. 数据采集和仪器运作：火星探测器上的各种仪器和传感器会收集大量数据和图像，并通过通信系统传输回地球。

光学相机用于拍摄火星表面的图像，热辐射计用于测量火星的温度，气象仪器用于记录大气状况等等。

4. 数据传输与接收：火星探测器通过天线将收集到的数据和图像发送回地球。

NASA公布下一代火星探测车上周，NASA公布了将于2020年探测火星的下一代探测车的规格。

新型探测车上将载有先进的相机，更精密的激光器，并将具有探测地下的能力。

该型探测车，目前暂定为“火星2020探测车”，是好奇号的胞弟。

虽说使用旧机器是为了省钱，不过火星2020号上将搭载的设备并不会和好奇号重复。

相反，新探测器会在好奇号的探索基础上，试图将样本从火星上带回地球，并为进一步的人类探索做准备。

下面让我们来看看新探测车上将会有哪些新设备。

超级相机首先是升级的相机系统，Mastcam-Z，一种多谱立体成像仪。

我们已经见识过了好奇号传回地球的神奇图片，而这种新相机将能够拍摄不同波长下的图片，好让科学家们看到肉眼看不到的东西。

该相机系统还具有好奇号所没有的变焦功能，能让探测器更快的画出周围的地图，构建地形建模，绘制出行驶路径。

彩虹激光和好奇号一样，火星2020号也将携带有能够扫射岩石的激光器。

不过，NASA保证说，新探测器的激光器要比好奇号的好得多。

该型激光器名为SuperCam，一种能够发射激光蒸发岩石，并对产生的烟雾进行分析，研究其构成。

好奇号的ChemCam也有相似的功能，不过SuperCam能够从可见光到红外等不同波长下对烟雾进行分析。

这能让我们更好的理解火星上的矿物类型，帮助科学团队决定是否需要进一步调查，或是采集样本。

氧气生成器为给人类登陆火星计划做铺垫，新探测器还带有一种名为MOXIE(火星氧气资源获取实验)的设备。

该设备能够从大气里的二氧化碳中提取纯净氧气。

这将是现地资源获取项目——从周围环境中获取生存资源——的第一次实验，目的是让宇航员能够从火箭燃料中获取氧气。

气象站火星2020号还将携带一个名为MEDA(火星环境动态分析仪)的气象站。

它将能够记录下火星当地的温度，湿度，大气压和风速。

该设备还能够研究空气中的粉尘，分析其大小和形状。

这是人类登陆火星的另一个重要项目，，让人们提前找到方法，避免设备遭受粉尘侵袭。

火星探测车设计[组图]火星探测器设计蓝图载人火星探测器可以改变火星的景观（蒙哥马利国际设计公司）载人火星探测器附加了起重机，宇航员可以将机器人探测器吊起放回原位置美国宇航局对于未来的载人火星探测有着许多创新观念。

从行星际火箭到新一代的无人勘测机器人，我们所获取的这些技术最终会将人类宇航员送到火星上。

一家伊利诺斯州的设计咨询公司设计的载人火星探测器获得了芝加哥雅典娜神庙建筑设计博物馆运输工具类的“最佳设计奖”。

同获得“最佳设计奖”的其他产品中，还有梅塞德斯的SLR小轿车和苹果公司的iPod touch。

功能性设计我们都见到过宇宙飞船的“先进设计理念”，它们通常都来源类似的科幻小说之中。

未来的宇宙飞船总是具有流线型设计和球型船舱。

然而，这些设计的主要缺陷在于，这些宇宙飞船通常体积很大，其中包含了大量无用的空间。

在现实中，将任何物体从地球运输到火星上，都需要实现紧凑的空间。

蒙哥马利国际设计公司是一家家族运营的设计咨询公司，该公司的所有人格雷格·蒙哥马利说：“探测器要以拆解的状态运到火星上。

在飞船内部有大量空置的空间，因此这种探测器要做的第一件设计工作，就要解决在火星上能够将其轻易组装到一起的技术。

”载人火星探测器融合了许多带有人性因素的工业设计工程。

工程师首先将未来的火星探测者的需求确定下来，然后根据这些需求更改了宇宙飞船的设计。

这是一种称之为“功能性分析”的技术。

这与设计团队与加利福尼亚的人体工学设计团队的史蒂芬·凯西博士共同合作，能够将模块化的船体组装在一起，在其中宇航员可以舒适地工作、睡眠和锻炼，为时每次可达三周，穿越几百英里的距离。

飞船的模块可以根据探测任务进行交换，模块包括一架起重机（可以提升起重载设备），还有供科学家进行现场分析的实验室。

蒙哥马利说：“与通常的宇航飞船一样，该设计的关键因素之一依然是冗余度的问题。

”这意味着需对设计进行精心考虑，即应该具备各种备份系统和自动防故障系统以防出现系统故障问题。

NASA十大最疯狂太空计划作者：来源：《初中生世界·九年级》2014年第12期据英国广播公司披露，NASA（美国航空航天局）内部有一个鲜为人知的“创新先进理念计划署”，该部门专门从美国科研界征寻最先进、最大胆、也最可行的太空探险计划，一旦NASA确认这些先锋性的太空探险计划具有潜在可行性，便会为其大开绿灯、投下巨资进行秘密资助和研究.英国媒体最近选出了其中10个已经获得NASA认可和资助的最疯狂太空探险计划. 尽管这些太空计划听起来如此疯狂，有些甚至以前只在科幻电影中才出现过，但NASA科学家们相信，在不远的将来，这些受到NASA大力资助的太空探险计划都将梦幻成真，并将彻底改变人类未来太空探险的方式.●弹力探险车科学家已借助火箭、降落伞和安全气囊帮助好几辆火星车安全降落到了火星上，然而，NASA下一代行星探险车或许将采用一种完全不同的降落方式. NASA科学家维塔斯·桑斯皮拉尔博士和他的同事正在研究如何将一辆机器探险车安全送到土卫六“提坦”上去，这辆新颖的“探险车”没有任何轮子，而是一个全由杆子与缆线组成的球状物，它上面装配着各种科研器械，由于它的结构具有强大的弹性，当它降落“提坦”表面时，完全不需要任何降落伞或安全气囊的帮助就能安全着陆.●宇航员冬眠去火星让宇航员以冬眠方式进行漫长的太空旅行一直是科幻小说和电影中才有的场景，然而，NASA却计划让宇航员冬眠进行太空旅行的梦想从科幻变成现实，研究这一先锋性科技的美国太空工程公司总裁约翰·布拉德福德博士称，这一方法通过降低人体的核心体温，辅以适度的镇静剂，能使人达到某种深度睡眠的状态.●太空3D打印首批探险火星的宇航员面临的是一个危险的任务，除了太空辐射和降落火星时的风险外，如果在火星遭遇意外，他们将无法获得任何快速的救援. 比如太空船上的某个重要零件在火星表面损坏了，他们没有任何备用件可以替换. 不过，NASA的“取自稀薄空气的生物材料”计划或许可以解决这一问题. NASA科学家目前正在研究如何从稀薄空气中提取活细胞，并让其和3D打印机结合制造太空船零部件. 一旦研究成功，该太空3D打印机不但能打印出太空船零件，甚至还能打印出人体细胞组织来.●“纸片式”火星探测器NASA“好奇号”火星车让人类更全面地了解了这颗红色星球，然而它完美的着陆系统和先进的科技却耗费了科学家数年废寝忘食的研究，现在NASA科学家正在研究一个更简单的探索火星的方式，这个名叫“两维行星表面着陆器”的“纸片式”火星探测器就像纸片一样薄，其厚度只有几毫米，面积约有一平方米，上面装备着太阳能板、辐射传感器、风力传感器、温度传感器和通讯电子元件等. “纸片式”火星探测器的造价相当低廉，当数十个“纸片式”火星探测器被太空船带到火星上空后，它们可以像纸片一样地被撒向火星表面，安全着陆的探测器将会随风飘动，探索这颗红色星球.●发射太空气球望远镜向地球轨道发射太空望远镜探索宇宙是一项非常昂贵的任务，NASA科学家一直试图采用相对低廉的方法来研究宇宙. NASA的“大气球反射者”计划将由两个气球组成，第一个直径100米的氦气球将把天文望远镜携带到39千米高的空中；接着，另一个直径20米的小气球将充当“太空镜”，它上面一块直径10米宽的表面会组成一面“金属状”镜子，可以帮助太空望远镜收集星光.●“太阳帆”探险车探索金星金星是距地球最近的行星邻居，然而，它上面高达460摄氏度的温度、比地球高出90多倍的大气压和剧毒的硫酸雨，使金星成了一个地狱星球，任何探险车都无法在金星这样极端的环境下长期幸存下来. 不过，美国NASA科学家却计划向金星发送一辆带有“太阳帆”的陆地探险车，通过太阳帆获取的动力，这辆金星探险车将在金星表面相对平坦的火星熔岩上航行，进行科学数据的采集.●人工照亮月球亘古黑暗陨石坑如果人类宇航员重返月球，他们最希望探险的地方之一就是沙克尔顿陨石坑地区，陨石坑的内部一直笼罩在永久的黑暗中. 美国科学家相信该陨石坑内部的泥土中可能包含冰，可以为未来的月球基地提供取之不尽的水源. 可由于陨石坑中亘古不变的黑暗，探索沙克尔顿陨石坑将是一项相当艰难的任务. 不过，NASA的“极端环境转变计划”却希望改变这一状况，该计划试图利用一些折纸状的自动化“机器镜”，将太阳光反射到沙克尔顿陨石坑内，彻底照亮陨石坑中亘古黑暗的地面，以便让宇航员将来能够进入陨石坑进行探索.●轨道上的机器人建筑师在许多科幻电影中，经常会出现一些结构巨大的太空船或几十层楼高的空间站，然而以人类现在的科技，向太空发射这样的庞然大物是一件极端昂贵、也是不太可能的任务. 不过，美国太空科学家罗伯特·霍伊特和他的同事们如今正在研究一种“太空机器人建筑师”，这种太空机器人可以利用3D打印技术，在太空中建造出下一代的太空船或空间.●几公里长缆绳太空“钓鱼”让太空船降落到卫星或行星上，挖取上面的外星物质再飞离而去，目前来说是一项非常危险的任务. 不过，NASA科学家计划通过一种类似“太空钓鱼”的方法，无风险地“挖取”卫星或行星上的物质. 该计划的过程是，先让一艘太空探测器飞抵一颗行星或一颗卫星的上空，然后从太空探测器上垂下一根几公里长的缆绳，缆绳尽头连着一个“挖取器”. 太空探测器在飞行过程中，缆绳尽头的“挖取器”会以巨大的加速度撞向行星或卫星表面，并挖取到上面的物质，接着缆绳会重新收回，太空探测器将带着挖取到的外星物质顺利飞回地球.●游泳机器人探索木卫二海洋研究木卫二欧罗巴的冰底海洋一直是天体生物学家们最大的梦想之一. 如今，在NASA的资助下，美国弗吉尼亚理工大学的利·麦库教授正在研究如何利用“游泳机器人”探索木卫二的海洋. 科学家计划发射3个登陆车抵达木卫二表面，每辆登陆车都携带着一个“游泳机器人”，它们可以先通过发热融化冰壳，在冰原上融化出一个洞来让自己掉进底下的海洋中，接着它们会展开身上的“滑翔翼”，可以像鱼儿一样在海底游泳，对木卫二的地底海洋世界进行研究.。

nasa宇宙探索之谜（神秘的脉动InSight在火星上发现了什么）美国宇航局正式宣布InSight的完成，它已经在火星表面停留了4年。

在这段时间里，它收集了有关行星内部结构、其液体核心、残余磁场的详细信息，并记录了数百次火星冲击。

RIA Novosti的文章中描述了任务的结果。

"太空地质学家"InSight（利用地震调查、大地测量和热传输进行的内部探索）是有史以来第一个专门为研究另一个星球的地质学而创建的机器人模块。

其主要仪器是SEIS地震仪，记录内部构造活动和陨石撞击。

在密度不同的内部岩层的边界，地震波的速度会发生变化，一些地震波被反射并返回到地表，从这些数据中，有机会了解到这个星球的结构。

地震仪以前曾在火星上出现过，但它们是在飞行器上，因此可能会错误地记录下船体或其他仪器的振动。

他们对风也很敏感，因热而变形。

SEIS被直接放置在行星的表面，并被一个特殊的盖子覆盖。

地震仪SEIS，用特殊的“盖子”封闭生命星球2023年11月26日，洞察号登陆极乐平原，2023年4月，SEIS记录了第一次火星晃动。

到2023年5月，它已经记录了1313次地震事件。

大多数是表面冲击，其产生的波只通过火星地壳传播。

但也有更深的、低频的，地球物理学家据此确定地幔和地核的位置。

人们曾经认为，火星上所有的内部构造活动在30亿年前就已经停止了，从那时起只有孤独的火山在那里活动。

现在事实证明，在地质学上它是一个有生命的星球。

物质的热和化学演变在其内部继续进行。

这使得了解穿过距着陆点 1500 公里的 Elysian 平原的 Cerberus 犁沟成为可能。

科学家们研究了InSight的数据并得出结论，这些是圆顶中心部分的拉伸裂缝，它是在表面上升的地幔羽流上形成的，这是一个巨大的深海熔融物质的 "圆球"。

由此可以确定，在火星最年轻的火山区爱丽舍平原下，在过去的2亿年里不止一次发生过大规模喷发，岩浆形成中心依然活跃。

火星探测中的探测器设计与探测任务自从19世纪末人类开始揭开火星面纱以来，世界各国对这颗红色星球的探索工作不断深入。

火星使人类走进宇宙更深层次的探索之中，也使人们对科技的发展有了更高的追求。

随着科技的不断发展，人类终于能设计出越来越精细的探测器去彻底解开这颗神秘星球的面纱。

本文将从探测器的设计与探测任务两方面展开论述。

一、探测器的设计所谓宇宙探测器，简单的说就是测量和采样设备模块的集成。

由于在宇宙环境中，飞行器的设计非常困难，需要考虑许多因素，比如温度，辐射，空气压力，行星引力等等，所以探测器设计也就不断向着先进、高精度、可靠的方向发展着。

1. 尺寸大小火星探测器的设计中，一般分为小、中、大型三个级别，每个级别针对探测任务的不同需求，采用不同尺寸进行设计。

以美国宇航局Mars 2020“毅力号”为例，该火星探测器是一种大型路径规划车，重量超过1吨，由于该探测器需要携带足够多的仪器和设备，所以其体积非常大，超过了人类历史上任何一台火星探测器的尺寸。

2. 电源来源探测器的电源是其行驶维持和仪器工作的关键环节，一般来说，电源有四种，核电池源，太阳能板，化学电池，蓄电池。

其中化学电池功率较大，但使用寿命短暂。

本次美国“毅力号”任务采用的是核电池源，为探测器提供了更稳定、更长时间的电力保障。

3. 卫星通讯系统卫星通讯系统也是探测器的重要组成部分之一。

在火星探测过程中，通讯信号会受到行星真空、星际尘埃、太阳辐射等因素的影响，因此在通讯设计中，需要考虑传输距离、信噪比、传输速率、控制传输时间等诸多因素。

以中国自主研制的天问1号火星探测器为例，其通讯方式是采用“天地二合一”的组合技术，在飞行器和地面之间建立多种通讯链路，不仅可保障探测数据及时传回地面，还能提高通讯能力的稳定性和安全性。

二、探测任务1. 寻找火星上的生命一直以来，人类对火星存在生命的探究一直是重要的探测任务之一，也是各国探测火星的动力之一。

尤其在科技的不断发展和深入，人们对火星上的生命存在性和分布形式有了更深入的认识。