¿Por qué el Zhurong Mars Rover no utiliza una estructura de orugas?
Como proyecto en el que están invirtiendo humanos de todo el mundo, el rover de Marte se diseñará repetidamente y con cuidado.
Además de los vehículos con orugas, en realidad existen muchas otras opciones para los vehículos exploradores de Marte, como los Mars 2 y Mars 3 de la Unión Soviética.
La elección final es que no se trata de ruedas ni orugas, sino de un brazo robótico andante.
El módulo de aterrizaje Mars 2 llevaba un rover de 4,5 kg.
Según el diseño, aunque puede moverse sobre la superficie de Marte, un cable de 15 metros de longitud siempre conecta el rover y el módulo de aterrizaje. Debido a los largos retrasos en la comunicación entre la Tierra y el rover, el rover puede maniobrar de forma independiente alrededor de los obstáculos instalando dos tiras metálicas de detección en lugar de todo el control remoto. El rover está equipado con un penetrametro de cono motorizado y un radiodensitómetro.
Según el plan, cuando Mars 2 aterrice, el brazo robótico colocará el rover en el suelo y el rover se moverá dentro del campo de visión de la cámara en el módulo de aterrizaje, midiendo cada 1,5 m. ... Marte También se registrarán las huellas del movimiento del vehículo y se utilizarán para estudiar las propiedades del suelo. Sin embargo, el rover no funcionó cuando el módulo de aterrizaje se estrelló.
Estrictamente hablando, la Mars 3 de la Unión Soviética fue la primera sonda que aterrizó con éxito en la superficie de Marte, pero desafortunadamente, rápidamente perdió contacto solo 20 segundos después del aterrizaje y falló el trabajo de exploración. e incluso las primeras fotografías tomadas no lograron difundirse.
Por lo tanto, nadie sabe si el rover transportado por el módulo de aterrizaje Mars 3 fue liberado con éxito. ¿Has dado algunos pasos en Marte?
Una cosa se ha dicho, este rover es bastante inteligente cuando se mueve. Mars Rover () y Mars Dog ().
Al final, se desconoce la causa del fallo. No está claro si se debió a los relés de comunicaciones en el módulo de aterrizaje o en el orbitador. Se especula que también puede estar relacionado con la extremadamente poderosa tormenta de polvo marciana que se produjo en ese momento, que puede inducir la liberación de la corona y dañar el sistema de comunicación. La tormenta de arena también podría explicar la mala iluminación de la imagen en ese momento.
Luego llegó el American Sojourner, que aterrizó con éxito el 4 de julio de 1997.
Las ruedas del sojourner están conectadas al bastidor mediante una suspensión especialmente desarrollada para garantizar que las seis ruedas estén en contacto con el suelo, incluso en terrenos accidentados. El sistema, conocido como vehículo experimental "Loki", es la octava versión desarrollada para Sojourner. El sistema permite superar obstáculos de hasta 8 centímetros, pero en teoría puede superar estos obstáculos, lo que equivale a 30 (20 centímetros) de la longitud del rover. Y el sistema de suspensión también tiene la capacidad de plegarse solo. Así, en la configuración de crucero, la altura del rover es de sólo 18 cm.
Durante la fase de desarrollo, que duró diez años, se estudiaron diversas alternativas que pudieran aprovechar la larga experiencia del JPL en el desarrollo de vehículos para la Luna y Marte. No se permiten cuatro o más patas por tres razones: si el número de cuatro patas es pequeño, las actividades del rover se restringirán, lo que limitará la libertad de movimiento del rover; sin embargo, aumentar el número de cuatro patas conducirá a la complejidad del rover; rover. La estabilidad aumenta significativamente; en esta configuración, la necesidad de conocer el espacio por delante (correspondiente al siguiente terreno) causará más dificultades. Los vehículos con ruedas resuelven la mayoría de los problemas de estabilidad, reducen el peso y mejoran la eficiencia y el control en comparación con soluciones anteriores. La configuración más sencilla incluye un sistema de cuatro ruedas, pero presenta dificultades para superar obstáculos. Sería mejor una solución de 6 u 8 ruedas, con las ruedas traseras empujando, permitiendo superar los obstáculos. Finalmente, entre los dos, los vehículos de seis ruedas son más populares porque son más ligeros y sencillos.
Resulta que el sistema móvil finalmente seleccionado es realmente adecuado para el entorno de Marte. Es muy estable y puede avanzar y retroceder fácilmente, por lo que también se utilizó y conceptualizó en posteriores vehículos exploradores de Marte. Estados Unidos. De ahora en adelante todos serán vehículos de seis ruedas similares a este sistema, pero cada uno con sus propias diferencias.
Las ruedas de Sojourner están fabricadas en aluminio, tienen 13 cm de diámetro y 7,9 cm de ancho.
También está equipado con orugas dentadas de acero inoxidable que solo pueden generar una presión de 1,65 kPa en terreno blando en las mejores condiciones. Pero no existe tal necesidad durante la fase operativa. Todas las ruedas son accionadas por motores independientes.
Luego está el Wheel Wear Experiment (WAE), que tiene como objetivo medir el efecto abrasivo del suelo marciano sobre finas capas de aluminio, níquel y platino para inferir la información del tamaño de las partículas del suelo en el aterrizaje. sitio. Para ello, se montan 15 capas de metal, de 5 capas cada una, sobre una de las dos ruedas centrales y se aíslan eléctricamente del resto del detector. Al guiar correctamente las ruedas, la luz solar incidente se refleja en sensores fotoeléctricos situados cerca de ellas. Al analizar las señales recopiladas, se puede determinar la información requerida. Para que la abrasión desempeñe un papel importante en la planificación de la misión.
Se programará que el rover realice paradas periódicas, lo que obligará a las ruedas del WAE a girar para aumentar el desgaste de las otras cinco ruedas mientras están frenadas. Después de realizar experimentos en Marte, la gente también intentará reproducir los efectos observados en el laboratorio.
En 2004 se produjeron dos rovers marcianos en el mismo año, Spirit y Opportunity, ambos robots solares de seis ruedas. Cada rueda tiene su propio motor, el vehículo se desplaza adelante y atrás y está diseñado para operar de manera segura en ángulos de inclinación de hasta 30 grados.
Además de estudiar la estructura de los neumáticos, la posición de aterrizaje del vehículo lunar con ruedas también debe ser elegante.
Una vez, Opportunity se quedó atascado en una peligrosa duna de arena y varias ruedas quedaron enterradas. la arena. Las simulaciones físicas terrestres tardaron seis semanas para determinar la mejor manera de extraer el rover de su ubicación sin correr el riesgo de una inmovilización permanente. Unas maniobras exitosas de unos pocos centímetros cada vez finalmente liberaron al rover y reanudó su viaje.
En 2006, después de viajar 4,2 millas (7 kilómetros) en Marte, la rueda delantera derecha del Spirit dejó de funcionar. El maquinista empezó a arrastrar la rueda muerta hacia atrás.
Pero debido a esto, cuando viajó con Dead Wheel en marzo de 2007, Dead Wheel raspó las capas superiores del suelo marciano y descubrió un trozo de terreno que, según los científicos, muestra un entorno pasado que era ideal adecuado Evidencia de vida microbiana. Similar a lugares de la Tierra donde el vapor de agua o las aguas termales entran en contacto con la roca volcánica. En la Tierra, estos lugares suelen estar llenos de bacterias.
Al mismo tiempo, la zona es extremadamente rica en sílice (el componente principal del vidrio de las ventanas). Los investigadores han llegado a la conclusión de que este material brillante debe haberse producido de dos maneras.
Uno es un depósito de aguas termales (es decir, un géiser) donde el agua disuelve la sílice en un lugar y luego la lleva a otro.
En segundo lugar, el vapor ácido sube a través de las grietas de la roca, eliminando el contenido mineral de la roca y dejando sílice.
Es importante destacar que las implicaciones anteriores para la habitabilidad de Marte eran similares independientemente de una hipótesis u otra. El agua caliente proporciona un entorno en el que los microorganismos pueden prosperar, mientras que la precipitación de sílice se lleva y preserva los microorganismos.
Así que la rueda muerta provocó cambios en las técnicas de conducción, pero el efecto de arrastre aún se convirtió en una herramienta útil, eliminando parcialmente el suelo de la superficie mientras el rover conducía, permitiendo la exploración de áreas normalmente inaccesibles.
Aunque, la rueda trasera derecha también se caló el 29 de octubre de 2009 165438 (sol 2098), y siguió inoperable durante las misiones restantes.
Con el tiempo, los diamantes de la superficie abrasiva de resina de la herramienta de desgaste de rocas se desgastan y luego solo se puede escanear el objetivo con el dispositivo, mientras que todos los demás instrumentos científicos y cámaras de ingeniería continúan funcionando hasta se pierde el contacto.
Más tarde, el vehículo explorador de Marte "Curiosity" también dejó marcas para pruebas de conducción en Marte en forma de código Morse, que sirvió como punto de referencia para estimar la distancia recorrida.
Según la NASA, cuando no hay marcadores obvios en la superficie marciana, el sistema de odometría visual del rover puede utilizar estos marcadores para medir distancias. En lugar de líneas rectas, las bandas de rodadura de los neumáticos están salpicadas de puntos y rayas en código Morse, con tres palabras impresas en cada rueda. – – – / ?– – ?/ ? Traducido al inglés, JPL es la abreviatura del Jet Propulsion Laboratory responsable del rover de Marte.
A fuerza de perseverancia, las ruedas de aluminio son más gruesas y duraderas, con un ancho reducido y un diámetro mayor (52,5 cm), lo que las hace más pesadas que las ruedas de 50 cm del Curiosity. Las ruedas de aluminio están cubiertas con tacos para tracción y radios curvos de titanio para soporte de resorte. Y si miras con atención, puedes encontrar que no importa qué tipo de neumático Land Rover, su dibujo de la banda de rodadura es diferente al de la mayoría de los neumáticos de los automóviles en tierra. No es una franja vertical, sino una franja horizontal. parece una "pista"
De la descripción anterior de los neumáticos del Mars Rover, podemos ver que es muy difícil para personas como Zhu Rong tener éxito en la primera carrera.
La investigación sobre el rover de Marte e incluso el dibujo de la banda de rodadura de los neumáticos requerirá mucha investigación, que no solo requiere diseñadores, sino que también incluye experimentos reales, provisión de canales, tecnología de producción, etc. Frente a productos tan finos, el modelo artístico, después de ser autorizado por China Aerospace, los inspeccionó cuidadosamente con la misma actitud, comparó cada detalle con el trabajo original y fabricó modelos de metal de Zhurong, la Estación Espacial Tiangong, el Barco Shandong y el Barco Rojo. . Los amigos interesados pueden buscar crowdfunding en Bilibili.com y podrán ver que más de 3.000 colegas han participado.
Finalmente, según noticias del 20 de julio, la sonda china a Marte Tianwen-1 ha estado trabajando duro durante más de 360 días y el rover Zhurong Mars ha viajado más de 1 milla (509 metros). La gente en la Tierra siempre está prestando atención a cada movimiento en la distancia. Sin embargo, en septiembre es posible que perdamos temporalmente noticias sobre Tianwen 1.
Pero no te preocupes, según informes militares de CCTV, en septiembre, el sol se moverá entre la Tierra y Marte, y habrá interferencia solar. Las fuertes ondas electromagnéticas del sol interferirán con las comunicaciones por radio, por lo que Tianwen-1 no podrá establecer contacto con la superficie terrestre.
Este proceso durará aproximadamente un mes. Tianwen-1 aprovechará al máximo su autonomía y el rover Zhurong Mars también entrará en modo "feliz".
Sin embargo, Niu Junpo, el diseñador jefe general del orbitador de Marte, dijo en una entrevista que la vida útil del diseño del rover de Marte "Zhurong" ha pasado la mitad y las condiciones operativas generales son buenas. Actualmente, "Zhu Rong" puede completar la carga de trabajo preestablecida de tres días en un día.