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聊聊毅力号传回的第一波照片里我最...
haibaraemily
2021-02-25
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科普
聊聊毅力号传回的第一波照片里我最感兴趣的这张(图1),信息量满满,一篇说不完,先说说车轮吧。
熟悉好奇号的朋友,或许一眼就能看出毅力号和好奇号车轮的不同之处。为了防止侧滑,好奇号把车轮从勇气/机遇号使用的平行车辙,改为这样的V形(chevron)弯折(图2)。这样好奇号就可以更好地应对勇气/机遇号所行驶的沙地,避免遇到勇气号的悲剧。(PS:勇气号因为陷入沙地不可自拔最终结束任务
)
然而,探索的魅力和困恼就在于:事情常常不会按预料的那样发展。装备一身穿沙技能的好奇号,实际遇到的地形状况又和勇气/机遇号不一样
:这里有更多尖锐而坚硬的石头,而且是嵌在地下、不会轻易挪动的石头——它们会像尖刀一样不断“切割”好奇号轻薄的铝制车轮(表皮一层仅0.75毫米厚)。
早在2013年10月,好奇号登上火星的411天后,项目组就已经发现车轮开始有破口了。在此后的几年里,好奇号车轮的破损越来越多(图3)。这是它的勋章,更是它的困扰。这些伤病延缓了好奇号的行驶速度,也让好奇号不得不为专门为此改道,选择一些更不容易损害车轮的路线。
当然,损坏好奇号车轮的原因不止一种,除了利石,还有金属疲劳引起的撕裂等等,蒙酱这里不详细展开了,Planetary Society的Emily Lakdawalla曾经详细写过好奇号的车轮破损问题,感兴趣的可以移步去看看:
网页链接
。
好奇号踩过的坑,毅力号肯定是要努力避免的。毅力号再次改进了车轮的设计,让车轮更加坚固耐磨:改回大体平行的车辙(但是加了小波浪)(图4),就是其中一项——这可以减少车轮的金属疲劳。(距Emily的文章里所说,金属疲劳产生的应力在V型车辙的尖端处最大,如果仔细看图3的几张图,也可以看到确实很多撕裂都是从车辙的的V型尖端处开始的。不过蒙酱没有这方面的知识储备,就不瞎分析了。懂这个的老铁们来聊聊呗~)
也有博友提出为啥要用铝,不用更坚固的材料例如钛合金?事实上,毅力号这次依然还是用的铝质车轮,因为火星车对车轮质量的限制还是非常苛刻的,需要车轮尽量轻,密度尽量小。这一方面是因为车轮尺寸很大,这意味着一点微小的设计调整都可能大大增加整个火星车的总质量(例如车轮厚度增加1毫米,火星车总质量会增加10公斤);更重要的原因是,降落过程中展开轮子的那一刻,突然改变的重量分布会给降落系统带来很大的扰动,让降落过程变得更危险。
总之,希望毅力号的车轮可以更加坚韧皮实吧~
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