天问三号火星无人机飞行采样方案一览！

@PhilLeafSpace：

由哈工大全齐全团队研制的四旋翼无人直升机，将在天问三号火星采样返回任务中（2030年三季度）大显身手：于着陆点方圆百余米范围内开展移动取样，收集火星表面上各种类型的岩石、岩石碎片及松散土壤样品。

根据专利信息，该机采用可调桨距的双桨叶四旋翼设计，四条着陆腿与旋翼构成了一体化的支臂模块，机顶配备太阳能板与通讯天线，机身内置8对共16枚锂电池，核心载荷——摇臂式采样器安装在机腹位置（未作业时保持水平收拢），此外还搭载有激光高度计、彩色相机、前后2台黑白相机等载荷。（详见图1）

无人机采样装置采用单电机欠驱动的多级连杆摇臂式绳驱钩爪方案（图2），机构质量相对更轻，有效提高了采样能力。其专利申请于2024年1月，前身为23年的图3方案。

🔻该采样装置作业流程分为4个阶段：

1️⃣电机正转，摇臂下摆，限位机构锁定；

2️⃣电机反转，绳索张紧，夹爪夹紧，抓取岩石；

3️⃣电机持续反转，摇臂收回，夹爪保持夹紧；

4️⃣飞回着陆器后，电机恢复正转，绳索放松，夹爪张开，样品释放进样品容器中。

图4展示了目前所有已知的火星采样无人机方案及其变动情况（图中日期为专利申请日），可见曾论证过双桨叶共轴反桨八旋翼、四桨叶四旋翼、双桨叶共轴反桨双旋翼等多种构型，并一度考虑在着陆腿末端加装机轮。采样装置的设计也几经更迭，前期两种伸缩臂方案分别为三段式腕环伸缩+螺纹驱动机械臂（图5）和绳驱套筒伸缩+扭簧收放采样爪（图6）。

无人机部署释放方面，比较可能的三种方式是：“滑杆推送+花瓣式开箱”组合的平台部署（图7）、“机械臂开盖+垂直举升”组合的平台部署（图8）、“机械臂投放+花瓣式开箱”组合的火面部署（图9）。