好奇号车轮损坏：NASA 分析

好奇号火星车车轮损伤：磨损分析与NASA的应对策略

自2012年起在盖尔陨石坑执行任务的好奇号火星车，已在火星表面行驶近37公里。最近的原始图像显示，中右车轮出现了严重损伤。NASA团队迅速将火星车改道至风险较低的地形，以减缓进一步的磨损。

六只铝合金车轮的首次退化迹象出现在2013年，这是由于锋利的风成岩石造成的。到2017年，尽管采取了预防措施，车轮系统的使用寿命仍被估计已耗尽60%。

磨损演变与地形转换

早期任务阶段穿越岩石平原，那里的损伤很小。一个关键时刻是在帕伦普丘陵地区后，转向夏普山的软岩地带。在这里，前轮和中轮的磨损由于运动中不可避免的小岩石而急剧加剧。

转向此类地形改变了载荷动态：抓地块开始撕裂脱落，暴露了内部结构。NASA指出，地形类型并不能完全决定损伤程度——与尖锐物体的碰撞仍是主要原因。

牵引力控制算法

为了最小化损伤，开发了一种实时牵引力控制算法：

• 监测悬挂系统的变化，以确定车轮接触点。
• 为每个车轮计算最佳速度，防止打滑。
• 调整压力，提高在火星表面的抓地力。

这种方法允许适应不平坦地形，减少对抓地块的应力。该算法已集成到机载软件中，并在混合地形上证明了有效性。

地球模拟环境测试

NASA使用两个测试装置来模拟各种场景：

• Scarecrow —— 带有车轮和电机的简化模型。测试在各种表面上的机动性以及车轮故障时的行为。
• Vehicle Surface Testbed —— 好奇号的完整复制品，配备摄像头和机械臂。

Scarecrow测试显示：即使一个车轮失去牵引力，火星车仍能保持机动性。如果损坏部件安全脱离，车辆可以无限期行驶。

车轮脱离策略

带严重损坏车轮继续运行会危及内部电缆。团队正在开发移除方法：

• 锁定损坏车轮，用剩余五个车轮行驶，直至自然脱离。
• 在测试现场测试的替代技术。

尽管设计用于两年任务，好奇号已运行超过13年。单个车轮可以承受显著磨损，而不影响整体机动性。

关键要点

• 中右车轮遭受新损伤；路线更改以降低风险。
• 牵引算法实时调整车轮速度，最小化打滑。
• Scarecrow测试确认了带一个故障车轮运行的能力。
• 转向夏普山由于小岩石加速了磨损。
• 得益于自适应管理策略，任务得以延长。

— Editorial Team