火星车主动悬架的几何参数优化

火星表面地形复杂,给火星车的移动带来困难。为解决火星车在火星表面的高性能移动问题,我国火星车在主副摇臂的基础构型上加入主动环节,成为主动悬架火星车。主动主副摇臂悬架为一种新型悬架,存在其特有的设计需求。为使火星车主摇臂张角调节过程中车厢俯仰角最小,抬轮工作模式下抬轮抗倾翻力矩最大,离合器所受力矩最小,以这3个参数作为优化目标,对主动主副摇臂悬架的尺寸参数进行优化。由于优化函数和约束条件均很复杂,故选用遗传算法进行优化,最终给出优化结果,并对优化目标进行仿真分析,对优化后的尺寸进行灵敏度分析。

火星车坡道式转移机构方案设计与分析

针对火星车从一定高度的着陆平台转移至火星表面的需求,考虑转移机构对不同地形强适应性及火星探测器内部布局空间狭小的特点,提出一种双向可选展开的坡道式转移机构。该机构收拢布局设计适用于火星探测器气动外形,具有结构组成简单、可靠性高、对地形适应性好等优点。简化火星车着陆地形与转移机构,建立着陆地形因素、转移机构几何参数与转移姿态的数学模型。考虑地形角及局部地貌的影响,对坡道长度需求进行分析,得到满足火星车转移姿态要求下的最小坡道长度。该设计及分析可为火星着陆巡视任务中的转移机构设计提供参考。

火星及其环境

火星环境类似于地球,而探索其生命存在是重大的科学任务。在火星探测中,对火星及其环境的了解与研究是重要的任务目标,事关探测任务的成功实施。文章对国外火星探测已发布的成果进行收集和整理,其中包含大量的相关数据。这些知识和数据是火星探测任务设计的输入条件,可为我国火星探测计划的制定提供参考依据。

一种基于纯天文观测的火星车自主导航方法

提出了一种基于纯天文观测的火星车自主天文导航新方法．该方法仅需利用由星敏感器视场内测量得到的火星卫星(火卫一、火卫二)和某一恒星之间的星光角距,结合火星车的运动模型,通过Unscented粒子滤波方法,即可获得高精度的火星车实时位置信息,计算机仿真结果表明丁该方法的有效性,同时对几个关键的精度影响因素进行了仿真分析．

火星车在松软地面上的蠕动步态研究

蠕动步态是解决火星车在火星松软表面行走或爬坡困难时提高牵引力的有效方法,合理设置蠕动步态对充分发挥火星车在松软地表上的移动性能至关重要。文章将Bekker等人的轮地力学理论用于整车蠕动步态的受力分析,通过建立火星车的运动学模型,分析关节的运动关系,得到蠕动步态的协调运动方案,并通过原理样机试验对该方案的作用效果进行验证,为主动悬架蠕动步态的轮速配合给出了合理的建议。

祝融号火星车的试验验证

“天问一号”火星探测任务的圆满完成,标志着我国已经突破了行星际探测的关键技术,一次任务实现“绕、落、巡”,使我国进入到火星探测先进国家行列。祝融号火星车正在火星表面开展环境感知、移动,以及科学探测活动,并将探测数据传回。在火星车的研制过程中,试验验证环节至关重要。文章介绍了火星车验证试验的设计思路,并对内场试验、外场试验等重要的系统级验证项目进行了详细分析,研究结果可为地外天体表面工作的星球车研发提供借鉴。

火星大观

2003年8月火星大冲引起了广大读者的极大的兴趣,为此我们邀请了著名天文学家、科普作家卞毓麟先生对地球的近邻——火星作了全面的介绍。 本文从人类最初对火星的认识开始,介绍了火星上与火卫、火星上的运河、“火星人”的来历、漫长的人类探测火星之旅、陨石等等,使读者对火星有一个了解。

火星陨石和火星表面泥岩中蚀变过程对比研究

火星次生含水蚀变矿物是火星地质历史时期水环境和气候演变历史的真实记录,一直以来都是火星探测、火星陨石研究的重点,是认识火星环境特征和气候演化的重要研究对象。文中对比研究了表土角砾岩NWA7034、火成堆晶岩MIL03346等两块最富蚀变矿物火星陨石,以及Gale撞击坑出露的Sheepbed泥岩3种岩石类型的蚀变程度及其蚀变矿物类型和组合,分析了层状硅酸盐、铁氧化物/氢氧化物、钙硫酸盐等蚀变矿物的成因及环境指示意义。发现这3类岩石的蚀变作用各不相同。火星陨石NWA7034的蚀变作用以氧化和加热作用为主,无蒸发盐类矿物。火星陨石MIL03346的蚀变程度最低,为后期水溶液进入缝隙而引发的,蚀变作用以橄榄石的伊利石化、裂隙和缝隙中填充次生矿物细脉为主。而火星Sheepbed泥岩经历了后期的等化学风化过程(isochemical weathering),次生过程包括成岩蚀变和成岩后蚀变两个阶段。其中,成岩过程中的蚀变以橄榄石蚀变为铁氧化物和蒙皂石矿物为主,成岩后以形成蒸发盐类矿物硫酸钙为主。以上3种岩石蚀变矿物组成差异反映了火星上不同地质背景中、不同气候条件下蚀变过程的复杂性。文中对火星含水矿物及部分典型矿物的形成条件和过程进行系统总结,这对于理解未来火星探测任务、识别含水矿物的形成、揭示火星水环境和地质历史具有重要指导意义。

火星车行驶环境研究综述

参考国内外火星环境的研究结果,总结了火星地形地貌基于陨石撞击以及火山喷发的特征以及形成原因;对火星车行驶性能影响较大的土壤、岩石等通过对比的方法进行力学特征及物理特性的分析;提出了模拟火星土壤、石块以及坡度等的重要参数以及模拟火星车行驶环境的可行性设计方案,可为我国火星车系统设计、火星探测器性能试验、火星环境模拟等提供技术依据与参考。

天问一号着陆区的古环境演化

我国首次火星探测任务天问一号已经成功实现“绕、落、巡”三个阶段的既定目标。天问一号轨道器进行了大量的火星环绕探测,其所搭载的祝融号火星车也在着陆区表面开展了巡视探测,获得了极其珍贵的探测数据,为研究火星环境和演化历史提供了前所未有的机遇。通过对天问一号遥感和就位探测数据的分析研究,在着陆区的地形地貌、物质组成、现代气象特征和次表层结构等方面取得了一系列创新性成果,对认识着陆区的古环境演化、了解火星的地质历史,理解地球乃至整个太阳系的形成和演化具有重要意义。

火星表面影像分割数据集及性能评估

随着深空探测技术的不断进步,中国火星探测任务天问一号搭载的“祝融号”火星车成功着陆火星,并开展火星表面影像采集工作。火星表面的主要障碍物是岩石,这些形状、大小不同的岩石将会影响火星车在科学探索任务中的路径规划。准确的岩石分割对于火星车避障和路径规划具有重要意义。由于目前对于天问一号所拍摄的图像数据集应用较少,且多数火星图像的分割数据集处于非公开状态,在一定程度上阻碍了火星岩石分割相关算法的研究。为此,面向“祝融号”火星车上搭载的导航地形相机所拍摄的火星表面影像,通过人工进行图像筛选和标记,建立一个火星表面影像分割数据集TWMARS。该数据集共包含336张火星图像,将其按比例随机划分为训练集、验证集和测试集,在现有的语义分割算法上进行数据集性能评估实验,结果表明,在MobileNet、ResNet等系列卷积神经网络模型上运行TWMARS数据集,平均像素精度和平均交并比最高分别可达83.0%和77.4%,在经典语义分割算法上获得较高的准确率,可应用于火星岩石检测算法的相关研究。

火星车太阳能电池防尘涂层的制备与性能研究

本文先采用FPTMS((3,3,3-trifluoropropyl)trimethoxysilane,三氟丙基三甲氧基硅烷)与MTMS(methyltrimethoxysilane,甲基三甲氧基硅烷)共水解形成硅氧烷水解液,TEOS(tetraethoxysilane,四乙氧基硅烷)水解缩合生成硅溶胶,再通过水解液与硅溶胶共混陈化,制备了一系列疏水增透氟硅杂化涂层.以火山灰在涂层表面垂直时的重力除尘率评价涂层的防尘性能.考察了水解液/硅溶胶质量比和陈化时间对涂层表面形貌、光学透过率、水接触角、铅笔硬度、防尘性能的影响规律.研究发现,涂层表面的纳米粗糙度对防尘性能起关键作用.当水解液/硅溶胶质量比为1:4(即FPTMS/MTMS/TEOS质量比10.83/6.75/82.42)或1:5(FPTMS/MTMS/TEOS质量比8.98/5.60/85.42)且陈化时间为15h时,制备的涂层防尘性能最优,且铅笔硬度高达5H,在火星车太阳能电池防尘方面有较好的潜在应用价值.

欧洲“火星快车”探测器自行底盘概念设计的启示

通过对月球车和火星车的跟踪调研,重点介绍了俄罗斯所承担的欧洲空间局"火星快车"项目中火星车自行底盘概念的设计思想和具体实施情况。结合火星表面的复杂环境,研制方探讨了几种底盘结构设计方案,通过对比分析确立了6×6×4+4ш方案为优化方案;根据该优化方案研制的比例模型样机通过行走试验验证,结果表明自行底盘概念设计思想正确,有助于提高行星车在复杂地形中的运动能力、稳定性和可靠性。最后针对我国深空探测项目实施的需求,提出了拟开展工作建议。