火星車機(jī)遇號(hào),執(zhí)行任務(wù)周期原計(jì)劃90天,實(shí)際工作5250天,它是人類智慧與勇氣的結(jié)晶,也是永遠(yuǎn)值得銘記的先驅(qū)者。
高1.5米,寬2.3米,長(zhǎng)1.6米,6個(gè)輪子。
勇氣號(hào)(左)于2003年6月10日發(fā)射后,機(jī)遇號(hào)(右)也成功發(fā)射,2003年7月7日出發(fā)
歷經(jīng)200多天,2004年1月25日降落。
控制降落的速度,此時(shí)防震等機(jī)械可靠性就很重要
著陸時(shí)間6分鐘,分解成幾千個(gè)執(zhí)行動(dòng)作
用氣囊彈跳的方式著陸。
釋放氣囊。
模擬動(dòng)畫來自《Roving Mars》
太陽能電板每天提供0.9千瓦時(shí)(不到1度電)的能量,只需要0.45千瓦時(shí)
機(jī)遇號(hào)太陽能電池板
行車的極限速度可以達(dá)到5厘米/秒
2010年8月4日,機(jī)遇號(hào)拍下自己的行駛軌跡
行駛10秒,就會(huì)休息20秒
火星時(shí)常會(huì)爆發(fā)全球性沙塵暴
裝了兩個(gè)7千克重的鋰電池,用來儲(chǔ)備能量。
爬過最陡的斜坡,32°
2005年4月26日幾只腳陷進(jìn)沙子里面了。
經(jīng)過6個(gè)星期的精細(xì)操作,不斷模擬分析,才終于脫險(xiǎn)。
一共傳回了217594張照片,
還拍過許多張360度全景火星照。
總里程超過45千米
2018年6月10日,快沒電了,天也開始變黑了。
為什么設(shè)計(jì)壽命三個(gè)月?
由于火星大氣極其稀薄,幾乎沒有保溫作用,導(dǎo)致在太陽的照射下形成劇烈的氣壓差,從而形成全球性的風(fēng)暴,平均風(fēng)速是地球10倍以上。
表面極其干燥,遮天蔽日的沙塵暴在地球上都能用望遠(yuǎn)鏡看見影響。
當(dāng)年水手九號(hào)成為人類第一個(gè)環(huán)繞火星的探測(cè)器時(shí),就發(fā)現(xiàn)了火星表面大規(guī)模沙塵暴,半年后才能對(duì)表面觀察。
大家都認(rèn)為三個(gè)月后火星上的沙塵暴會(huì)將它的太陽能電池板蓋滿沙塵,電能不足慢慢死亡。
為什么最后活到了今天?
也是因?yàn)閯×业纳硥m暴,甚至還有龍卷風(fēng)!
雖然它和兄弟勇氣號(hào)在2007年的巨大沙塵暴中險(xiǎn)些掛了,但除此之外這些劇烈的風(fēng)和龍卷風(fēng)把覆蓋在太陽能電池板上的沙塵都吹走了,能繼續(xù)工作。
連續(xù)工作5250天,證明其他硬件質(zhì)量真是杠杠的,工程師們并沒有偷工減料,雖然你告訴我用三個(gè)月就完成任務(wù),但依然按照能工作至少20年的態(tài)度生產(chǎn)每一個(gè)零件。
還有一個(gè)重要原因是直到今天它依然有很多兄弟在火星軌道上為它做信號(hào)傳遞服務(wù),有已經(jīng)工作了16年的奧德賽號(hào)、11年的軌道偵察器,剛抵達(dá)3年的MAVEN也在連續(xù)接力。
這讓它可以一直保持與地球的通信,地球也能保證對(duì)它的有效控制。
為什么超預(yù)期?
美國(guó)之前發(fā)射了一大堆的火星車,探路者、勇氣,這就是努力和經(jīng)驗(yàn)的積累。而機(jī)遇號(hào)是技術(shù)+運(yùn)氣,因?yàn)闄C(jī)遇號(hào)如果那次陷坑里沒出來的話就和勇氣號(hào)一樣了。至于壽命,航天設(shè)備的壽命預(yù)估都保守的厲害,這很正常。天宮一號(hào)設(shè)計(jì)2年,使用5年。其它的航天器搜搜看,超期服役的也很多。
比如一般電子設(shè)備都不會(huì)這么短時(shí)間就壞,限制整體壽命的多是易損耗、消耗品;像天宮就明顯屬于燃料耗盡無法維持軌道才開始掉下來的。而玉兔是動(dòng)作機(jī)構(gòu)壞掉了,但傳輸設(shè)備一直是好的。所以很少有電子產(chǎn)品在質(zhì)保期到了就立即壞掉。航空產(chǎn)品更會(huì)留有足夠的可靠性余量,保證萬無一失。但是太空中不可預(yù)見的影響也非常多,且不可控,沒法修,所以只能想辦法確保他不壞。
這個(gè)就和使用壽命估計(jì)的方式有關(guān)系了,平時(shí)所說使用壽命,無非就是在使用一段時(shí)間內(nèi)達(dá)到一定的可靠性,換言之就是將出故障的概率控制在某個(gè)范圍之內(nèi)。
對(duì)于平時(shí)量產(chǎn)型的工業(yè)品,是可以估計(jì)的,但是對(duì)于航天器來講,由于一些零部件產(chǎn)量過低,準(zhǔn)確的可靠性數(shù)據(jù)模型可能無法建立。此外,因?yàn)樘綔y(cè)器要在外星球工作,研發(fā)人員對(duì)于探測(cè)器所作用的工況也未必能夠完全了解,就好比玉兔號(hào)沒有及時(shí)的預(yù)測(cè)月塵導(dǎo)致傳動(dòng)系統(tǒng)失效,任務(wù)失敗。
這種情況下對(duì)于探測(cè)器的使用壽命估計(jì)往往偏保守,但即使這樣探測(cè)器還是有因?yàn)椴豢深A(yù)料的原因提前掛掉的,使得探測(cè)器的使用壽命呈現(xiàn)兩極化趨勢(shì),要么很快就掛,要么超期服役的時(shí)間比較長(zhǎng)。不可預(yù)料的原因里面也不完全都是壞事,比如地面人員也沒有預(yù)測(cè)到火星上的大風(fēng)能把機(jī)遇號(hào)太陽能電池板吹干凈。機(jī)遇號(hào)能夠做到這樣,研發(fā)人員的努力自然是一方面,上帝的眷顧也是很重要的。
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