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我国大疆,相比NASA的火星无人直升机,还差多远的距离?

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地球explore 2021-04-20 20:08

4月19日,美国NASA的火星无人直升机,独创性的首飞,并由毅力号的角度去拍摄、直播了这一壮举。让太空粉丝团震撼不已,甚至NASA团队还喊话:激动得,鸡皮疙瘩都起来了(It Gave NASA Team Goosebumps)!

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那问题就来了!

不就搞个无人机的首飞吗?干嘛,搞得这么大惊小怪哟

你看看咱们的大疆,空中各种超高难度动作都能耍出来,换个引力只有地球1/3的火星,至于那么大惊小怪吗?

在探讨大疆无人机,是否也能在火星这红色星球一样犀利的技术问题之前,我们得搞清楚:

在火星上,要实现稳定飞行,到底有多艰难!

第一大难关:火星薄弱的大气!

对火星稍有研究的您,应该会想起,火星的空气密度远远没有地球致密,其大气层的密度大概也就仅有地球的1%而已。

而螺旋桨双翼式飞行,所依靠的动力,正是旋转时,切割空气时产生了反助推力而实现飞行的。打个比方,你在致密性更强的水里,可以利用简单的打水动作,就可以在水里浮起,并向前游动。

可换到稀疏密度的空气时,同样的频率打水动作,很显然你无法做到一样的事情。要想实现同样的效果,你打水的动作,要做到更高数量级的频率。而这道理,对空气密度仅有地球1%的火星,机智号直升飞机要实现地球上同样的效果,难度也是基本一致的。

第二大难关:火星上,等同面积所吸收到的太阳能,仅有地球的一半而已

这个道理更好理解,要想马儿跑就得给马吃草!对于空气稀薄的火星飞行,本来就是一件更耗能量的事情,可火星上要补充能源,可不是一件简单的事情。

虽说火星上,也可以通过太阳能板块实现“充电”,可事实上,作为太阳系的第4颗行星,其与太阳的距离,平均下来大约是地日之间距离的1.5倍。

换言之,就算是白天,同样的大晴天,直升机通过太阳能板,接收到的能量补充,也仅仅是地球的一半左右。所以,火星无人直升机,要飞得更远、更高、更长时间,在能源的利用率方面,它必须绞尽脑汁。

第三大难关:火星上极其严酷的冬夜!

在火星上,特别是冬天的夜晚,火星最低温度可以去到零下130度,就算是平常时候,也有零下90度。很显然,这样的低温状态,可不是一般的普通元器件所能承受的低温环境。哪怕一个螺丝钉,从白天27摄氏度到晚上零下90度,光每天的温度变化,就足足有将近120多度。这对于制造直升机的材料和工艺水平,都是极其苛刻的要求。

第四大难关:火星炸裂的沙尘暴天气!

不同于地球的沙尘暴天气,都是局限于某一地域,比如我国的西北地区、北京河北诸地。火星一旦刮上沙尘暴,往往可以席卷“全球”,有时候一吹就是好几个月,且最强的火星沙尘暴风速可达96千米/小时,大约是26米/秒,虽然与地球12级台风还有点差距。但比起地球的沙尘暴天气,可真不是一个量级!

唯一庆幸的事情就是,火星的空气密度仅有地球的1%,强烈风速或许无法吹跑或吹倒毅力号探测器和机智号无人直升机。

但强大的风速,能刮起火星上到处都是的沙子呀,沙尘暴一旦卷起来,不仅遮天蔽日,让所有的设备无法吸收太阳能实现“充电”。而且,它还会附着于太阳能板表面,不仅让裹上厚厚一层砂砾,让设备彻底趴窝!

除此之外,不断摩擦的运动,会让一些细小的火星沙尘粒子,带有微静电。体积小的那些,还有可能会钻进机器内部,这对于那些一直旋转运动的部件来说,是极大考验。比如无人直升机的螺旋桨和齿轮!

所以,如何要做到在这些魔鬼天气中,隔离住这些几乎无孔不入的沙子,对于材料和结构工程师,将会是一个极大的挑战!

当然,除了上述所提到的四大难关之外,还有其他问题,比如没有大气的保护,更多的宇宙辐射会直接覆盖设备仪器上,对于所有裸露于火星的设备来说,也是一次重大的考验。

因此,要实现这次首飞,人家NASA的工程师们,可谓是绞尽脑汁、并战战兢兢地从各个角度去筛查可能存在的问题。

毕竟,地球环境与火星上,还是有很多差异的,稍有一个不慎,少考虑了一个小小的因素,都有可能会让直升机的首飞夭折。所以,用换位思考的角度来思量人家的无人机,隔着上亿公里,还能远程操控它起飞、悬停并安全着落,这得有多不容易。人家团队成员激动得,起了点鸡皮疙瘩,这确实也是在情理之中的事情。

大疆,要实现跳级,还有多远的差距?

话题又说回来了!作为商业、民用的无人机世界,全球排名第一的、消费级品牌——中国大疆,到底距离航天领域,还有多远的距离。它究竟有没有机会,填补这期间的天堑般的鸿沟呢?

首先,就得砸得起钱!

人家机智号无人机,不包括设计部分所耗费的人力,光从研发、测试和安装运输算起,足足花掉了NASA一共是8500万美元,不仅有大量软件和硬件系统完美结合一起,确保飞控过程的安全与可靠!

另外,从飞行控制、图像数据传输、传感和执行控制,甚至是每一颗螺丝钉,都武装到牙齿,都包裹着人类如今最高精尖的先进技术。要做到这一点,几乎每一环节,都是烧钱铺路,少花一个钢镚,都不行!

其次,从消费电子,跨越到“工业电子”,再到“航空电子”,每个等级的跨越,在材料上,都是更严苛的标准要求。

这不仅仅对材料的生产过程中的工艺水平要求,也包括了对每个元器件的质量测试标准,要求都完全不一样。不仅成本会极高,而且生产设计的难度级别,或许都会颠覆你的想象。

所以,大疆要从消费级,连跳两级抵达航天水平,这个跳跃难度,设计、研发和生产过程中,不认真褪掉几层皮,是无法真正做到的。

最后,究竟有没有人,成功地实现跳级呢?比如,用商业、消费级的成本理念,做到航天级的事情!

这还真有,比如大家所熟悉的Space X,一家纯粹是民企出身泥腿子,哪怕现在还不断爆炸的星舰级飞船,他们就用类似3台家用电脑,就采用多个版本,那种类似X86的电脑架构的芯片绑在火箭上,最终要实现控制火箭的各种高难度指令的飞行。他们的各种奇思妙想、胆大包天的尝试,让他们一次又一次颠覆了传统航天人的想象。

从这个理念去理解,我们已走在国际领先水平的消费级大咖无人机品牌商——大疆,也同样有着让人遐想的潜力。

机智号的成功,大疆也间接给了一把推力?

而这次机智号的成功首飞的幕后,其实藏着一个超级功臣——高通。因为机智号的飞控系统,就是高通的芯片为其铺就大部分的功能。在高通的官网上,甚至还能找到这些研发过程的材料与历史过程。

而高通能做到这一点,也得感谢我们的大疆这个对手。这套系统,高通最初时期的研发目的,就是想方设法,以这款产品为突破口,成为大疆的必不可少的上游厂商。因为他们看到大疆在2014年的消费级市场已大放异彩,早已垂涎三尺。

所以,不惜砸重金投入!只不过,那时的大疆,似乎也看到美国人今天的不老实,可不愿意自己的脖子被人家勒死,所以从一开始也规划了自己芯片自研的路子。最后,高通的“消费级”市场的远大梦想落空了,但依然在NASA这个自家兄弟身上,捡回一些利益!

不过,光从芯片自研这一点上,今天的我们也不得不佩服,大疆的早在几年前的谋略!看得真远、真准!不然的话,高通和美国人所占的便宜,可就不止航天领域这点先机了。

当然,我们更衷心希望,大疆人或许他们早已开始布局!

因为,太空级的航海时代,似乎已经开启,而大疆是否会是这个时代的重要领航员之一,如何从消费级跳跃到航天科工领域,这对于大疆人来说,将是一个划时代的里程碑事迹。

真期待未来的他们,会给我们更大的惊喜!你说呢?就让我们一起,为他们鼓励点赞吧!

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