第九届青年地学论坛

在火星的原位探测活动中，轨道探测器的远距离低分辨率和地面巡视器的有限地形区域可达性大大地限制了科学探索的深度和广度。无人机技术的引入突破这些限制，使得在火星表面复杂的非结构化地形中进行低空快速勘探成为可能。鉴于无人机在行星勘探中展现出的独特优势，全球主要航天组织，包括美国国家航空航天局，正积极研究无人机在火星探测中的应用。针对火星表面低气压低温低雷诺数环境导致的起飞难度大、飞行效能低问题，本文提出了一种垂直起降固定翼无人机创新设计方案，该设计兼具多旋翼无人机的灵活性和固定翼无人机的高效推进性能，可通过火星巡视器或着陆器上的电磁弹射装置进行快速部署，显著提高火星无人机的作业效率，解决火星直升机低雷诺数高马赫数飞行技术难题。该无人机采用适应火星高辐射环境的太阳能光电电池供电，并使用碳纤维、EPP等轻质高性能材料制作，其超轻结构适应火星低压大气环境飞行，同时便于地火间长距离高效率运输。通过配置一体化设计的多源传感器系统和集中控制系统，该无人机能在火星上实现完全自主的任务执行能力，包括利用深度视觉进行定位导航、实时地图构建和根据环境信息自主规划路径。此外，其配备的六自由度机械臂能与火星巡视器协同作业，高效灵活地勘探高价值火星矿物，实现定点采样和运输。凭借快速部署和高效探索的能力，本研究开发的复合型无人机在推动地外行星环境科学的进展方面，特别是在探索火星生命的可能性、理解其气候历史和揭示地质变迁等领域，具有巨大的应用潜力。

火星飞行,垂直起降,原位探测,自动控制