搭载多光谱系统为火星车导航 无人机将在火星大展拳脚
作为太阳系中与地球环境最相似的行星，火星一直是人类除月球之外探索宇宙的首选。无论是寻找地外生命还是宇宙移民，火星都有着更大的可能。早在上世纪70年代，人类就已经将探测器送上火星。我国也于2020年7月发射“天问一号”探测器，开始首次火星探测任务。目前，“祝融号”火星车已经到达火星表面，顺利开展巡视探测工作。 在成功开展火星表面探测之后，我们面临的下一个问题就是如何提高探测效率，获取更多有用的信息。一个可行的解决方案是用无人机为火星车导航。4月19日，美国“机智”号无人机在火星上完成首飞。而我国从2019年开始由中科院的研究开展火星无人机的研究，日前已经完成了原理样机的预研，并通过项目验收。 无人机探测为火星车指引目标 受限于现阶段的技术水平，火星车探测范围较小、前进速度较慢，并且行驶时还会受到火星地表复杂地形的限制。这些问题限制了火星车科学探测效能的提升。而无人机可以从侧面弥补火星车的不足。 我国研制的火星无人机搭载了微型多光谱探测成像系统。多光谱成像技术可以同时获取光谱特征和空间图像信息，当无人机升空后可以实现半径几百米范围的火星地表成像，获取火星车周边地形和地表物相关成分的信息。 一方面，通过对周边地形的精确掌握，火星无人机可以引导火星车避开障碍以及危险区域，在提高安全性的同时还可以变相加快火星车的前进速度。另一方面，火星无人机在巡航时可探测的范围比火星车大得多，并且在空中不受地形因素制约，可以进行大范围快速粗探，因此能更快发现高价值的探测目标，并引导火星车快速前往进行进一步探测，减少搜寻时间，提高火星探测的效率。 距离实用还需更多技术支持 我国的火星无人机原理样机只是在技术上实现了火星地表巡飞探测，奠定了后续火星火星地表区域巡飞光谱探测的技术基础，但是距离实际使用还有很长的路要走。其中最重要的说保证无人机可以在火星的极端环境中有足够长的使用寿命。 火星的环境与地球差别很大，引力仅为地球的38%，大气密度只有地球的1%，这使无人机的飞行与地球有很大区别，提供足够起飞的升力需要旋翼以更高的速度运转，这对机体的材料与结构都是很大的考验，另外，火星表面温度极低，会对许多电子元件的运行产生影响，而市场出现的中小型沙尘天气或扬沙也会影响无人机的正常飞行。此外还有自主充电等问题需要解决。 “机智”号无人机并没有装载科学仪器，只有两台相机，分别用于导航以及拍摄火星表面的照片，其主要任务就是验证无人机在火星上的行动能力与使用寿命。我国的火星无人机样机虽然带有微型多光谱探测系统，但是在应对火星地表复杂环境上还有巨大的难题需要工科。中科院研究团队下一阶段的研究重点也将集中在这一方面。 然而后续的研究需要模拟火星表面环境并且还要使无人机有足够大的空间行动。但是国内暂时还无法提供完全满足这种大尺寸的环境模拟条件的实验舱，这成为摆在火星无人机后续研究工作前的拦路石。要使无人机能够在下一次火星探测任务登上火星，研究团队还需要寻找更多的技术支持。
