空间机器人ppt课件.ppt

《空间机器人ppt课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《空间机器人ppt课件.ppt（53页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、空间机器人,一、空间机器人的概述二、空间机器人的特点和分类三、国内外空间机器人发展概况四、空间机器人的战略意义,一、空间机器人的概述,1、空间机器人的定义 一般机器人应具备四要素：上肢：机械臂、机械手，能抓举、搬运物体下肢：腿或轮子，能走歩、转向或移动脑和神经中枢：信息存储装置和运算装置或电脑，能进行分析、比较、判断与决策感知器官：视觉、触觉、听觉、嗅觉等传感器，能敏感温度、硬度、重量、距离、方位、形状和大小等 空间机器人：一种在航天器或空间站上作业的具有智能的通用机械系统。太空机器人具有机械臂和电脑，能实现感知、推理和决策等功能，可以象人一样在事先未知的空间环境下完成各种任务。,2、空间机器

2、人的工作条件,空间机器人工作在微重力、高真空、超低温、强辐射、照明条件差的空间环境下。在失重条件下物体处于漂浮状态，给太空机器人操作带来种种困难，空间视觉识别以及视觉与手爪的配合较地面更困难。由于空间机器人在空间微重力的环境下工作，因此当机械臂运动时，会对载体产生反作用力和力矩，从而改变载体的位置和姿态，即空间机器人的机械臂和载体之间存在着运动学和动力学耦合问题。如果不考虑这种力学耦合问题，而依然采用地面固定基座机器人的运动控制技术，空间机器人就无法完成预定的操作任务。所以研究空间机器人，首先要解决的是如何考虑这种因素，建立相互作用的运动学、动力学模型及运动控制算法。空间机器人的基体（卫星）不

3、是固定的，而是在太空中处于自由飞行或浮游状态，,二、空间机器人的特点和分类,1、空间机器人的特点高真空对空间机器人设计的要求 在高真空环境下只有特殊挑选的材料才可用，需特殊的润滑方式，如干润滑等；更适宜无刷直流电动机进行电交换；一些特定的传感原理失效，如超声波探测等。微重力或无重力对空间机器人的设计要求 微重力的环境要求所有的物体都需固定，动力学效应改变，加速度平滑，运动速度极低，启动平滑，机器人关机脆弱，传动率要求极高。极强辐射对空间机器人的要求 在空间站内的辐射总剂量为10000Gy/a，并存在质子和重粒子。强辐射使得材料寿命缩短，电子器件需要保护及特殊的硬化技术。,距离遥远对空间机器人的

4、设计要求 空间机器人离地面控制站的距离遥远，传输控制指令的通信将发生延迟（称为时延）。时延对空间机器人最大的影响是使连续操作闭环反馈控制系统变得不稳定。同时在存在时延的情况下，即使操作者完成简单工作也需要比无时延情况下长得多的时间，只是由于操作者为避免系统不稳定，必须采取“运动等待”的阶段工作方式。真空温差大对空间机器人设计的要求 在真空环境下，不能利用对流散热，在空间站内部的温差为-12060，在月球环境中的温差为-230130，在火星环境中的温差为-13020。在这样的温差环境中工作的空间机器人需要多层隔热、带热管的散热器、分布式电加热器、放射性同位素加热单元等技术。,2、空间机器人的分类

5、,根据空间机器人所处的位置来划分：低轨道空间机器人 离地面300500km高的地球旋转轨道。静止轨道空间机器人 离地面约36000km的静止卫星用轨道。月球空间机器人 在月球表面进行勘探工作。行星空间机器人 主要指对火星、金星、木星等行星进行探测。根据航天飞机舱内外来划分：舱内活动机器人舱外活动机器人,根据人的操作位置来划分：地上操纵机器人 从地面站控制操作。舱内操纵机器人 从航天飞机内部通过直视或操作台 进行控制操作。舱外操纵机器人 舱外控制操作。根据功能和形式来划分：自由飞行空间机器人机器人卫星空间实验用机器人火星勘探机器人行星勘探机器人,根据控制方式来划分：主从式遥控机械手 主从式遥控机

6、械手由主手和从手组成。从手的动作完全由操作人员通过主手进行控制。这种遥控机械手具有严重的缺点：操作人员的劳动强度很大；在进行操作时，由于控制信号的时延带来不稳定性。主从式遥控机械手已经为遥控机器人所取代。这种机械手也有优点，在宇宙飞船、空间站外部空间距离近的地方仍可以利用其反应快、触觉真实的特点进行时间较短的操作。遥控机器人 遥控机器人是将遥控机器人和一定程度的自主技术结合起来的机器人系统，机器人远地接收操作人员发出的指令进行工作。现阶段，遥控机器人是最重要的一种空间机器人。它可以工作在舱内，也可以工作在舱外，还可安装在空间自由飞行器上派往远离空间站的地方去执行任务。,自主机器人 自主机器人是

7、一种高智能机器人，具有模式识别和作业规划能力，能感知外界环境的变化和自动适应外界环境，自己拥有知识库和专家系统，具有规划、编程和诊断功能，可在复杂的环境中完成各种作业，如火星探测机器人就属于自主机器人。,三、国内外空间机器人发展概况,1、加拿大空间机器人概况（a）世界上第一个成功应用于飞行器的空间机器人系统为加拿大MDRobotic公司于1981年研制的SRMS系统，该机械臂总长15.2m，由一个肩关节、肘关节和腕关节组成，其主要功能为投放卫星进入恰当的轨道和维修失效卫星等，该机械臂还修理过哈勃太空望远镜。,(b)加拿大MDRobotic公司继而开发了应用于空间站的遥控机械臂系统MSS。该系统

8、主要由活动基体系统、空间站遥控机械臂系统（SSRMS）及专用灵巧机械臂（SPDM）等三部分组成。其中SSRMS由两个臂杆组成，主要用于大型物体搬运和组装；SPDM是SSRMS臂的灵巧手，长约3.5m，质量约1660kg；灵巧机械臂的本体装配在遥控机械臂系统的末端来执行一些更加细致的操作任务。,2、美国空间机器人概况,（a）FTS是美国最早的空间机器人研究项目，主要在空间站上执行各种装配、维修及协助视觉监测等繁杂任务。FTS由两个机械臂及一个定位腿组成，属于类人机器人，机械臂可以在高灵巧系统中于工作空间内无奇点的提供89N的力和27Nm的力矩。机械臂运动结构是对称的，力/力矩传感器安装在机械臂末

9、端，工作于遥操作模式下。,(b)Skyworker由卡耐基-梅隆大学研制，属于附着移动机器人，该机器人借助于所在支撑平台的反作用力，移动并操纵各种载荷进行工作。当承载载荷较大时，采用连续的步态保持负载匀速运动，避免每一步均进行加减速。这种工作方式可以在反作用力最小的情况下使得能量利用率更高，是一种能够对大空间结构自主装配、监测和维修的低成本机器人。,RangerTFX,是一种灵巧空间机器人系统,13,，,具,体如图,3(c),所示，,项目开始于,1992,年，,是一种具有,自由飞行能力的空间机器人。当时主要是为了满足,哈勃望远镜机器人服务的要求，而后在此基础上又,开发了针对航天飞机进行演示任务

10、的,RTSX,项目，,如图,3(d),所示。,（c）RangerTFX是一种灵巧空间机器人系统，项目开始于1992年，是一具有自由飞行能力的空间机器人。当时主要是为了满足哈勃望远镜机器人服务的要求，而后在此基础上又开发了针对航天飞机进行演示任务的RTSX项目。,（d）Robonaut是NASA开发的空间类人机器人，它是一个多自由度灵巧机器人，主要是作为助手与航天员一起工作并执行日常维修任务。“轨道快车”计划是在1999年公布的，主要用于开发研究未来空间在轨补给和修复、重构等技术，实验修复卫星，进行各类仪器的太空试验，并利用在轨飞行演示与验证。,3、德国空间机器人概况,（a）ROTEX项目于19

11、86年开始，是一个小型六轴机器系统，1993年在哥伦比亚号航天飞机上进行了飞行演示，执行了抓取物体、机械装配及拔插电插头等多个实验任务，是世界上首例具有地面遥操作功能的空间机器人。(b)ESS项目是为GEO轨道通信卫星进行服务的，其主要是将ROTEX中已经验证的遥操作思想用于自由空间环境中执行卫星服务。,(c)ROKVISS由一个两关节机器人及相关辅助设备共同组成，主要用于验证机械臂的功能。它于2004年跟随俄罗斯进步号宇宙飞船发射升空，然后在ISS上进行飞行试验，并进行了相关实验验证。（d）TECSAS项目是2003年德国宇航中心资助研究的，该项目计划采用目标卫星和跟踪卫星进行试验，其中机械

12、臂和手抓取系统安装在跟踪卫星上，能够对空间设备维修及服务系统中比较关键的技术进行实验验证。,RangerTFX,是一种灵巧空间机器人系统,13,，,具,体如图,3(c),所示，,项目开始于,1992,年，,是一种具有,自由飞行能力的空间机器人。当时主要是为了满足,哈勃望远镜机器人服务的要求，而后在此基础上又,开发了针对航天飞机进行演示任务的,RTSX,项目，,如图,3(d),所示。,4、日本空间机器人概况,（a）MFD系统为日本的第一个空间机械臂实验项目，在1997年于发现号航天飞机上成功进行了演示实验。其主要作用为：(1)对空间机械臂性能进行评估；(2)对空间机械臂控制系统人机接口的性能进行

13、评估；(3)采用机械臂对ORU的安装与卸载、门的开及关等能力进行演示实验；(4)对地面遥操作进行演示实验等。,（b）ETS-VII是世界上第一个真正的自由飞行空间机器人系统，1997年发射升空。其主要目的是科学实验：一是两颗卫星的交会对接实验；二是对空间机器人做各种操作实验。ETS-VII空间机器人具有6自由度；长2.4m，重约150kg；第一关节与最后关节处分别安装有一个相机。,RangerTFX,是一种灵巧空间机器人系统,13,，,具,体如图,3(c),所示，,项目开始于,1992,年，,是一种具有,自由飞行能力的空间机器人。当时主要是为了满足,哈勃望远镜机器人服务的要求，而后在此基础上又

14、,开发了针对航天飞机进行演示任务的,RTSX,项目，,如图,3(d),所示。,（c）JEMRMS是用于空间操作的机器人系统，NASDA负责研制。该机器人由主臂和小臂SFA串联组成，主臂长约10m，主要由6个关节和2个臂杆组成；小臂长约2m，主要由6个关节、2根臂杆以及一个末端效应器组成。宇航员执行任务时可以借助于这两个臂杆进行更多的操作，图为JEMRMS搬运有效载荷的过程。,RangerTFX,是一种灵巧空间机器人系统,13,，,具,体如图,3(c),所示，,项目开始于,1992,年，,是一种具有,自由飞行能力的空间机器人。当时主要是为了满足,哈勃望远镜机器人服务的要求，而后在此基础上又,开发

15、了针对航天飞机进行演示任务的,RTSX,项目，,如图,3(d),所示。,5、我国空间机器人概况,我国的空间机器人的研究起步较晚，国家高技术领域演示项目“舱外自由移动机器人系统”EMR，属于一套能够执行行走与操作能力的舱外空间机器人系统，这种移动机器人可以执行拧螺丝、插拔插头及抓拿漂浮物等精细操作；而且该空间机器人可以利用预先输入的操作指令以及空间站遥控，执行对空间站的装配、检测与维修任务并承担照看及维护科学实验等服务的工作。,四、空间机器人的战略重要性与意义,放眼未来，NASA将会把机器人、遥控机器人和自动系统的研究作为重要策略。美国于2010年6月28日发布的空间探测方案对此也有着重提及。制

16、定这一方针的目的是“追求人机协同的创造性”，以开发创新性的机器人技术，帮助NASA维持并发展机器人在太阳系探索中的应用，并为开展科学实验以及未来的有人操作任务做准备。这一方案也同样指出了实现自动化技术的快速和持续发展，及其成熟应用于大量任务的需求。这些任务还包括能够极大地加强空间探测能力和操作能力的空间电力高效管理系统等。,在所有NASA任务部门中，机器人和自动化系统早已发挥着重要作用。正在进行的国际空间站人工作业任务中，包含相当重要的成员组工作任务，要求工作人员与仓内外机器人系统协同维护，并对飞船的在线自动控制及任务控制系统进行支持。未来的探测任务将进一步扩展这种人机协同探索的合作关系。尽管

17、空间飞行中的无人科学任务已经相当机器人化，但其依然与地面的科学站以及操作人员有着紧密联系。未来，NASA将会在更广泛的领域使用这种人机协同探索系统。因此，NASA已经为机器人和自动化系统制定了一份专门的路线图，目标是为未来25年NASA下辖的四个任务部门的多项计划中的空间任务提供技术支持。机器人和自动化技术使NASA受益良多，其中包括：将探索空间延伸到超过载人飞船限制之外的更深远的空间；降低载人飞行带来的巨大成本和风险；提高科研、探索和任务操作的性能表现；增强机器人的任务执行能力；将机器人和自动化变成了生产力倍增器（比如每一个操作员可以控制N个机器人），同时增强机器人着陆和无人飞行器的自动化程

18、度和安全性。,结束,其实，这些技术在NASA之外带来的潜在效益甚至更加远大。包括：将制造业重新带回美国；开发新的电动汽车、更有效的风能发电控制、智能电网和其他绿色能源技术；提高采矿业和农业自动化程度；创造更强大的校正、康复、外科、远程手术和辅助机器人；延伸水下机器人的探索和服务范围；将机器人技术融入教育以促进科学、技术、工程和数学的发展；增强服务领域、应急响应、危险环境操作和排爆机器人的任务执行能力以及扩大自动化海陆空交通运输的使用范围。以上这些外部的应用与NASA多年来一直致力于将自身的技术创新应用于个人领域的作风完全一致。NASA的技术几乎可以在所有的民用和军用领域找到应用实例，从飞行器到

19、空气质量传感器,从医疗卫生进步到维护执法和个人安全的新材料等。NASA的衍生技术挽救了无数的生命，创造了大量的工作机会，为企业和消费者节约了超过62亿美元的成本。据估计，直接和间接从NASA共享出的技术，为美国的经济发展贡献率大约为每为空间探测投资1美元将能收回700%的回报。,DARPA地球静止轨道机器人,地球静止轨道(GEO)卫星具有与地球相对静 止、覆盖范围广、应用效益高等特点，在军、民、商领域应用广泛，倍受各国重视.各航天大国积极 建设地球静止轨道卫星系统，地球静止轨道卫星越 来越多，但同时也面临着以下几个挑战:一是寿命 末期卫星未能离轨或离轨失败，不仅浪费宝贵的地 球静止轨道轨位资源

20、，还可能对正常运行的卫星造 成威胁;二是地球静止轨道卫星故障不仅使运营商 蒙受巨大的经济损失，还会产生严重的社会影响;三是技术的飞速发展使得设计之初的地球静止轨道 卫星性能可能无法满足快速变化的应用需求，严重 制约地球静止轨道卫星的任务效益.因此，发展针对废弃卫星的移除和再利用、故 障卫星的功能恢复、正常运行卫星的性能升级和任 务延寿等在轨服务技术成为各航天大国竞相研究的 热点.美国国防部高级研究计划局(DARPA)作为 空间技术创新探索的重要机构，近十几年来持续开 展地球静止轨道操控项目研究，旨在保持美国的空 间技术优势地位，推动空间产业变革.,地球静止轨道机器人项目,DARPA 于 200

21、7 年在低轨开展的“轨道快车”项目是围绕下一代卫星开展设计和应用的尝试.目 标星按照可接受服务理念设计，为合作目标，装有 机械臂抓捕适配器和角反射器，使得空间捕获与操 作相对容易.但目前在轨卫星绝大多数都未考虑可 接受服务的问题，星体并未安装合作设备，导致空 间操控难度增大.因此，DARPA 地球静止轨道操 控项目的第一步是研发针对非合作目标的机械臂.2.1 通用轨道维修航天器“通 用 轨 道 维 修 航 天 器”(Spacecraft for the Universal Modification of Orbits，SUMO)计划旨在 对非合作目标的自主交会和抓捕进行研究.DARPA 在 2

22、006 财年预算中为该项目申请了 1264 万美元 2(注:根据文 3，DARPA 其实早就支持 SUMO 计 划，但在 DARPA 2006 财年之前的预算文件中并未 出现该项目).项目的主要内容包括:,(1)研制可抓捕非合作目标的 7 自由度机械臂 和末端工具;(2)开发自主抓捕的控制算法;(3)完成自主接近和抓捕的地面半物理试验;(4)研究低成本低轨和地球静止轨道任务,2.2 前端机器人近期验证,在 2007 财年，DARPA 将 SUMO 更名为 Frontend Robotics Enabling Near-term Demonstration（FREND）计划，将空间非合作目标操控

23、的任务重 点聚焦于机械臂设计和地面验证，并明确 FREND 机械臂将用于地球静止轨道任务，潜在用户是美国 空军，由海军研究实验室（NRL）进行系统集成及 试验2机械臂的主要设计指标如下：(1)末端效应器能够抓取半径为 3 in、高度为 40 in 的圆柱体；(2)机械臂具有最大程度的灵活性；(3)在其 75%的活动空间内末端效应器轴向 速度可达 17 cm/s，或者 95%的活动空间内可达 6 cm/s；(4)机械臂的质量小于 80 kg；(5)机械臂负载不小于 5 kg；(6)机械臂能承受发射过载；(7)机械臂末端位置误差 2 mm，角度误差 0.4,FREND 机械臂由 Alliance

24、Spacesystems 公司研 发4Alliance Spacesystems 为 FREND 项目设计了 2 个机械臂，一个是工程样机（EDU）和一个是飞 行样机（FPU），如图 3 所示项目启动 13 个月之 后，就完成了 EDU 系统集成，在此 9 个月之后，又 完成了 FPUFPU 与 EDU 的不同之处是 FPU 考虑 了真实发射情况下的锁紧装置和热控系统,Alliance Spacesystems 设计的机械臂性能达到 或超过了 FREND 的指标要求，完成了振动、热、EMI/EMC 试验，并出色地完成了针对地球静止轨 道卫星两类通用结构的抓捕试验5：其中一类抓捕 对象为螺栓孔，

25、共试验 5 次，成功率为 100%；另 外一类抓捕对象为星箭对接环，如图 4 所示，共试 验了 10 次，成功率为 100%从 2007 财年开始，DARPA 连续 5 年投入经费 支持 FREND 的设计、试验和后续应用研究，见表 1FREND 机械臂优异的性能奠定了其成为空间应 用机械臂设计基准的地位，为 DARPA 后续在轨服 务任务项目的提出提供了坚实的支撑,2.3 载人地球静止轨道服务,DARPA 通过实施 FREND 计划，掌握了针对 非合作目标操控的机械臂及自主逼近和抓捕控 制技术，为开展在轨服务提供了可能2012 财年 DARPA 启动了“载人地球静止轨道服务”（Manned

26、Geostationary Earth Orbit Servicing，MEOS）计划，探索在地球静止轨道开展有人和无人在轨服务的 可行性、风险、技术，其中关注的技术包括生命支 持、防辐射、舱外工具等 2012 财年，DARPA 为该项目申请了 850 万美 元的经费（注：DARPA 在 2012 年财务预算文件中 列出了该项目在 2011 财年获得的资金为 400 万美 元，见表 3，但在 2011 财年预算文件中并未出现该 项目）2013 财年，DARPA 调整了地球静止轨道在 轨服务的方向，重点研究机器人在轨服务,2.4“凤凰”计划,2013 财年，DARPA 将 MEOS 计划正式更名

27、为“凤凰”（Phoenix）计划，将地球静止轨道操控任务 聚焦于机器人在轨服务，通过再利用废弃卫星的高 价值、长寿命部件，验证低成本构建空间新系统的 能力实际上，DARPA 早在 2011 年 12 月便发布 了跨机构公告 DARPA-BAA-12-02，设想利用机械 臂拆解和重复利用坟墓轨道上的退役通信卫星天 线，为战场指战员提供一种更廉价的全天时全球持 续通信能力 6“凤凰”计划潜在用户是美国空军，原计划于 2015 年或 2016 年进行在轨验证“凤凰”计划的服务星概念图如图 5 所示,系统组成：“凤凰”计划主要包括 3 个部分：服 务星（Servicer/Tender）、细胞星（Sat

28、let）和有效载 荷在轨投送系统（POD），见表 2,“凤凰”计划的任务流程如下：,(1)利用商业通信卫星寄宿的方式，将装载 Satlet 和相关工具的 POD 运送至地球静止轨道；(2)将服务星发射至地球静止轨道，机动至承 载 POD 的商业通信卫星附近；(3)商业通信卫星弹出 POD，服务星接近并抓 捕 POD，存放在服务星的工具带内；(4)服务星携带 POD 机动至坟墓轨道，与已退 役的通信卫星交会；(5)服务星将逼近至机械臂操作范围内，捕获 目标星，将 Satlet 卫星安装在目标星的天线上，激 活 Satlet，测试完后关闭 Satlet；(6)服务星切割天线支杆，释放退役通信卫星；

29、(7)服务星抓取天线撤离至距退役卫星一定距 离处，重新激活 Satlet，验证基本功能后释放天线,“凤凰”计划的任务流程示意,Phoenix 计划起初分解为 7 项技术：与 FREND 机械臂兼容的末端工具和软件、遥操作及相关软 件、新一代超冗余灵巧机械臂、工具带、细胞卫 星、有效载荷轨道投送系统、商业寄宿载荷接口 在 DARPA-BAA-13-12 中，又新增了 5 项，分别是 一体化接近感知系统、交会接近操作方案、N 自由 度协同测试设备、虚拟地面站以及寄宿 POD 在轨 发射72012 年 7 月，DARPA 授出多份合同开展研究82014 年 3 月，DARPA 一名高级官员表示，部分

30、美国空军领导人对 Phoenix 计划提出质疑，DARPA 内部评审后，重新考虑 Phoenix 计划的任 务方向 92014 财年开始，Phoenix 计划的重点便 更改为在轨低轨验证 Satlet 技术，地球静止轨道验 证 POD 技术2015 年 12 月，NovaWurks 公司的细 胞星 HISat 运往空间站，测试基于细胞体系结构的 整星在轨组装，并在轨飞行；目前预计于 2017 年 发射 POD2013 财年 2017 财年“凤凰”计划的 投资见表 3,2.5 地球静止轨道卫星机器人服务,2014 年 9 月，DARPA 发布信息征询书 DARPASN-14-51，明确提出其地球

31、静止轨道操控任务优先 考虑目标星状态检测、故障修复、轨道转移（包括 重定点、轨道移除、短期接管等），致力于发展公 私关系，就服务飞行器平台设计和商业运行模式向 社会各界征询信息 10DARPA-SN-14-51 中服务飞 行器的概念图如图 7 所示,DARPA 在 2015 财年便开始为“地球静止轨道 卫星机器人服务”（Robotic Servicing of Geostationary Satellites，RSGS）计划提供研究经费，见表 4，围绕 DARPA-SN-14-51 中提出的地球静止轨道操控 任务开展相关研究，计划在未来 5 年内以公私合作 方式实现地球同步轨道在轨检查与维护，

32、并进行在 轨演示验证,2016 年 3 月，DARPA 发布 RSGS 视频和相关 报道 11，展示了机器人服务飞行器（robotic servicing vehicle，RSV）在轨执行任务的基本流程，包括 目标星帆板展开失败、RSV 机动至目标附近、RSV 对目标星 3 维重建、地面进行任务规划、RSV 更换 末端工具、RSV 逼近与捕获目标星（抓捕对接环）、地面控制中心详细检查故障、辅助帆板展开、RSV 执行下一次任务（辅助目标星进行轨道机动）RSV 的设想任务如图 8 所示,2.6 小结,梳理 DARPA 地球静止轨道操控项目发展脉络（如表 5 和图 9 所示），以及 DARPA 在地

33、球静止轨 道机器人项目的资金投入（见图 10），可知：(1)DARPA 高度重视地球静止轨道非合作目标 操控从 FREND 开始，DARPA 便摒弃了以低轨任 务为牵引的技术发展战略，聚焦于地球静止轨道非 合作目标操控，地球静止轨道的重要性可见一斑(2)DARPA 采取以任务牵引技术的发展策略 在最初阶段，提出概念化任务，对共性关键技术进 行攻关；掌握核心技术后，便具体化任务，围绕任 务开展技术攻关(3)DARPA 任务实施对象瞄准实际在轨卫星 Phoenix 计划是利用废弃卫星的有用部件，RSGS 计 划则是服务于地球静止轨道故障卫星、定点失败卫 星、寿命末期卫星，对空间碎片进行移除等,返回

34、,返回,火星探路者机遇号火星探测器勇气号火星探测器好奇号火星探测器,火星探路者,火星探路者于1997年07月04日在火星表面着陆。它携带的索杰纳号火星车，是人类送往火星的第一部火星车。1997年7月4日，携带火星探路者的飞船进入火星大气层，由降落伞带着以每小时88.5公里的速度飘向火星表面，并在着陆前数秒钟打开9个巨大的保护气囊。17时07分火星探路者在火星降落，在密封气囊的保护下，经过一番弹跳翻滚之后，在火星表面停了下来。着陆成功后，飞船打开外侧的3个电池板，重10公斤的6轮“旅居者”号火星车缓缓驶离飞船，落到火星地表。其行进路线是预先确定好的，首先朝目标区西南部的一个长100公里、宽19.

35、3公里椭圆形区域缓慢行进。在探测区，经对由古代洪水冲刷形成的一个488平方米的小岛作详尽观察，科学家发现火星山谷平原暴发过多次洪水，并有众多由水冲击而来的圆形岩石，其中许多岩石沿同方向排列，表明它们受到同样水流的冲击。科学家推测当时洪水有数百公里宽，水流量为每秒100万立方米。,返回,“火星探路者”计划从提出到发射仅用了3年零2个月，费用不到1.5亿美元（不包括发射费），体现了“更快、更好、更省”这一建造航天探测器的新思路。此后，还将发射数个“火星探路者”探测器，它们将组成“火星环境调查网”，用来全面观测火星上的气候变化和地质结构。到2005年，美国将用一飞船把其中的一个漫游越野车采集的火星样

36、本带回地球。1,机遇号火星探测器,机遇号主要的地表任务只计划最多维持90天。任务在过去已受到多次的扩增并且自登陆之后就已经运作了2605天之久。一个关于漫游车状态的每周更新档案可在机遇号更新档案中找到。从一开始的登陆起，在偶然的情况下就降落在一个冲击坑里，否则预计是要降落在一个平原。机遇号成功的研究了土壤和岩石样本并在登陆地点照下了全景照片。它采样的样品让NASA的科学家能够提出关于赤铁矿的存在以及过去地表存在过水份的假说。为了证明，机遇号跨越火星地表去调查另一个地点-忍耐撞击坑(Endurance crater)；在2004年的6月到12月间进行调查。随后，机遇号调查了它自己在降落过程中所抛

37、弃的防热护盾的撞击地点并发现了完整无缺的陨石，也就是后来定名的防热护盾岩(Heat Shield Rock)。从2005年4月下旬到该年六月初，机遇号的数个轮子充满危险地卡在了沙丘里。在地球上进行了超过了6周的物理模拟来寻找最佳方法让它从沙中脱困以避免永久的卡住而报废。后来在一次几厘米的移动之后才成功脱困，并继续它的旅程。,返回,在2005年10月到2006年3月之间，机遇号朝向了南方的维多利亚撞击坑前进，途中经过了一个大而浅且部分受到覆盖的陨石坑-黑暗撞击坑(Erebus crater)；后来也曾遭遇过机械手臂出问题。在2006年9月底，机遇号抵达了维多利亚撞击坑并顺时钟沿着坑的边缘探索。2

38、007年6月，机遇号返回了撞击坑最初抵达的地点鸭子湾(Duck Bay)；同年9月，它进入了撞击坑开始进行详细的研究。2008年8月，机遇号离开了维多利亚撞击坑并且目前正朝向努力撞击坑(Endeavour crater)前进。截止至2017年1年25日(4748天)，机遇号的里程数是43.87公里(27.26哩)，也打破了NASA在地球外的无人探测车移动记录，创造了外星探测着陆器历史记录。,勇气号火星探测器,勇气号火星探测器是美国宇航局研制的系列火星探测器中的一个，于2004年1月3日在火星南半球的古谢夫陨石坑着陆，预定的科学考察使命为90天，实际上考察 时间大大延长。火星上沙尘暴和尘卷风并没

39、有预计的严重，探测器的除尘功能有效发挥，使得探测器太阳能帆板的寿命大大延长，能量吸收非常良好，为科学考察提供了至关重要的充足电源。目前，勇气号已顺利度过了考察的第1000个火星日（一个火星日的时间为24小时39分35秒）。勇气号在火星上正在顺利度过第二个冬天的最富于挑战性的阶段。从设计上来讲，勇气号本身并不具备发现火星生命的能力。英国新科学家杂志在勇气号登陆火星一周年之际曾评论说，要想回答人们追寻已久的火星生命问题，惟一的办法就是人类亲自踏上火星去看一看。,返回,实际上，包括漫游者在内的火星探测器都将为人类登陆火星的地点选择提供帮助。科学家们在掷漫游者这两枚硬币时就颇花费了一番心思。除了前面提

40、到的“路况”问题外，还有另一个重要的决定因素，就是着陆点要具有高度的科研价值，用项目科学家的话来说，就是“跟着水走”。科学家最终从155个候选地点中选出了两个：一个是巨大的古谢夫陨坑，一个是梅里迪亚尼平原。所以，两枚“硬币”并不是随意掷出去的。每一个勇气号都像是一个全副武装的地质学家，它们在考察火星岩石的时候有一件利器岩石打磨器。岩石打磨器上镶嵌着钻石，能够在两个小时的时间里在任何可及的岩石上打磨出一个直径45毫米、深5毫米的浅坑。这些听上去很浅的小坑在寻找水的过程中帮了科学家的大忙。因为打磨工作能够把层岩表层受到环境影响的部分去除掉，从而看到层岩内部更原始的状态。现在，岩石打磨器上的钻石都已经被磨光了，已经不能像起初那样把岩石打磨出一个坑来。但即便是这样，用它在岩石上磨一磨，也仍然会对科学家研究地质起到帮助。,好奇号火星探测器,根据奥巴马政府的太空战略，美国将以火星为太空探索的新目的地。美国航天局计划到2030年代中期，将宇航员运送至火星轨道。“好奇”号于2011年发射升空，它将扩大美国宇航局对火星的探索领域，并将有助于天文学家更好地了解这颗红色行星是否存在水。该火星车收集的数据，或许还有助于科学家弄清火星上是否存在生命，以及火星的可居性问题。该火星车还将对这颗红色行星的气候及地质情况进行评估，为人类探索任务做准备。,返回,谢谢观看！,