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無人機如何探索土衛六？順利的話七年后見分曉

詳細說明

去年 12 月 NASA 宣布了兩項將于本世紀 20 年代中期發射的關于機器人任務的*極設想。*一個是彗星天體生物學探索樣本返回(CAESAR)，它會將一個相當傳統的航天器發送到彗星上，獲取其核的一大塊帶回地球。第二個是來自約翰·霍普金斯大學應用物理實驗室(APL)的 Dragonfly 無人機，它能像一個行星探測器一樣工作，只不過它不是像以往那些探測器一樣行駛在地面，而是飛行。

我們已經看到無人機可以做令人驚奇的事情，不過也有很多無人機在嘗試做令人驚嘆的事情時出現了非常糟糕的情況。將一個完全自主的無人機送到超過 10 億公里外的外星世界，并期望它在沒有任何人類干預的情況下飛行幾年，這是非常有野心的，所以今天來看看 APL 到底在做些什么。

江蘇啟飛無人機（risingfly.com）

環繞土星運行的土衛六 Titan 是一個吸引人的地方，因為在某些重要的方面它更像地球，而不是太陽系的其他地方。那里有點冷，平均地表溫度只有 94 開爾文，比地球厚 4 倍的大氣由氮氣和甲烷構成，有著七分之一的地球引力。Titan 有趣之處在于它的甲烷循環很像地球的水循環，液態甲烷形成湖泊、河流、云和雨。還有一堆有機化合物被扔進了混合物中，這使它成為一個有趣的地方，可以尋找到非常原始的奇怪的生活。

卡西尼號在土星上的任務包括一個叫做 Huygens 的小探測器，它于 2005 年 1 月在 Titan 上降落。Huygens 大部分都是基于大氣條件設計的，但它成功地在 Titan 的表面著陸了一個多小時，并發回了表面的照片。

當考慮到如何探索 Titan 的表面時，奇異特性開辟了許多創造性的選擇，而不是像火星那樣。Titan 的低重力和高大氣密度有利于飛行，這將使探索機器人比固定著陸器或漫游者更快地訪問更多的科學興趣點。過去，美國宇航局曾考慮過直升機、熱氣球和飛機之類的東西，但在過去的十年里，多旋翼無人機已經成為可操縱和可靠的機器人飛行的標準。根據 APL 的說法，Titan 實際上是「太陽系中最容易飛的四軸飛行器」。

Dragonfly 是以一個 300 公斤級的八角器設計為基礎的，這是種有發動機和螺旋槳的四軸飛行器。嚴格地說，具有八個獨立螺旋槳的傳統八角器將更有效。但 Dragonfly 必須安裝在高超聲速飛行器內部，以便輸送到 Titan，而八角器的空間效率更高，同時保持大量的冗余。

Dragonfly 體積如此龐大的原因是它需要帶上自己的電源。Titan 離太陽太遠了，所以 Dragonfly 將依靠與好奇探測車在火星上使用的同樣的動力系統：一個放射性同位素熱電發生器 (RTG) ，它將钚-238 產生的熱量轉化為電能。RTGs 可以運行幾十年，對于深空飛行任務尤其有用，因為它們所產生的「廢物」熱量可以用來保持溫度。

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