著陸器
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著陸器的視頻教程
球拋落入水分析-ALE-3D-流固耦合
本教程適用于：1 飛機迫降河流，2 火星探測器著陸 和 3 汽車輪胎碾壓積水等過程 教程中采用的前后處理軟件為LS-prepost, 求解器為LS-Dyna。 如有看不明白的地方，歡迎留言。
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著陸器的實例教程
軟件公司歐特克和美國宇航局（NASA）噴氣推進實驗室的工程師們設計出了一種全新的星際著陸器，未來預計將對木衛二和土衛二等遙遠的衛星進行探索。它的重量小于美國宇航局送往其它行星和衛星的大多數著陸器。
歐特克公司公布的這個全新的著陸器設計，外形酷似一只金屬蜘蛛。這個設計是由歐特克和噴氣推進實驗的研究團隊共同設計的，而且他們使用了一種全新的合成式設計方法。據歐特克公司稱，這個設計方法模擬的是大自然的進化過程。歐特克公司宣稱：“設計師和工程師們將設計目標、材料、制造材料和成本限制等數據輸入到設計軟件中。設計軟件就能夠快速生成設計選項。”
這種著陸器擁有四條腿，它的身體與有機物結構類似，看起來就像是科幻電影的一種道具。研究團隊在打造這款著陸器時使用了3D打印、數控加工和鑄造三種技術。這一著陸器短期內或許無法離開地球。歐特克公司稱：“目前來說，合成式設計仍然是噴氣推進實驗室內部一個不完善的研究項目。”
NASA一直在思考登陸太陽系內其它遙遠衛星的方法，想要探索那些衛星是否在外殼下隱藏著海洋。土星的土衛二就是的NASA的目標之一，因為它隱藏的海洋擁有支持生命存活的有利條件。NASA也在研究踏足木衛二表面的著陸器概念，目的就是采集木衛二表面冰層樣本以探索其中是否存活著生命。
與歐特克公司合作設計著陸器主要是以實驗為目的。在太空旅行中，承受太空惡劣環境的最佳材料就是鈦和鋁，但是這些材料也有點重。而隨著著陸器重量的增加，發射的困難和成本也會隨之增長。因此降低重量能夠減少衛星探索任務的總成本和復雜性。減少著陸器重量也意味著能夠為它增加更多的儀器和傳感器，并借此收集更多有價值的科學數據。
歐特克公司工業研究部門負責人Mark Davis稱：“當我們最初與NASA接觸時，他們設定了重量降低10%的目標，但是我們對這個目標沒有興趣。
展開 為地球設計復雜的機械設備是一項挑戰，而將它射入太空并且實現著陸完全是另一回事。這就是為什么Autodesk-歐特克為NASA噴氣推進實驗室設計的太空著陸器的特殊意義，這是有史以來最復雜的創成式設計的著陸器。
三種制造技術的結合
太空登陸器對NASA尤其重要，NASA現在已經著眼于到達到土星和木星的衛星，對于NASA來說，空間著陸器越輕越好，因為這意味著可以節約負載能力以塞進更多的科學儀器。
軟件公司Autodesk-歐特克和美國宇航局（NASA）噴氣推進實驗室的工程師們設計出了一種全新的星際著陸器，未來預計將對木衛二和土衛二等遙遠的衛星進行探索。它的重量大大小于美國宇航局送往其它行星和衛星的大多數著陸器。
歐特克公司公布的這個全新的著陸器設計，外形酷似一只蜘蛛。通過歐特克的創成式設計軟件，這個設計方法運用的是大自然的進化結果的防生學計算公式。設計師和工程師們只需要將設計目標、材料、制造材料和成本限制等數據輸入到設計軟件中，設計軟件就能夠快速生成多種設計結果作為選項。
這個太空登陸器的設計初衷是創造最輕的結構，但它仍然必須承受被射入太空的壓力，冰凍的溫度，輻射水平是地球的1000倍，以及還需要考慮結構降落在行星（如火星）時的重力和側向力。3D科學谷了解到歐特克和噴氣推進實驗室的研究人員將著陸器在深太空可能遭受的溫度和壓力等數據輸入到設計軟件中，軟件根據數學算法生成了數種不同的設計結果。
這種著陸器擁有四條腿，它的身體看起來就像是科幻電影的一種道具。研究團隊在打造這款著陸器時使用了3D打印、數控加工和鑄造三種技術。目前NASA與歐特克公司合作設計的這款著陸器主要是以實驗為目的。在太空旅行中，承受太空惡劣環境的最佳材料就是鈦和鋁，但是這些材料也有點重。
展開 “彩虹魚”科考團隊海上總指揮崔維成說，兩臺著陸器記錄的深度分別為10918米和10899米，這標志著第二代“彩虹魚”著陸器萬米級海試成功。接下來，它們將馬不停蹄地執行采樣作業，在馬里亞納海溝采集科學樣品。
11日下午，負責采集海水的“彩虹魚”著陸器經過短暫檢修和充電后，已被派到馬里亞納海溝的“挑戰者深淵”執行任務。
據著陸器團隊負責人潘彬彬介紹，“彩虹魚”著陸器是一種無纜、自由落體式的采樣設備，主要由浮力系統、拋載系統、電控系統、采樣系統和水面通信系統組成。第一代“彩虹魚”系列萬米級著陸器已于2016年成功海試，現已投入應用。第二代更為精巧、智能、實用，擺脫了依賴小艇回收的操作限制，更便于操作。第二代的關鍵設備基本實現國產化。
本文轉載自新華社
記者 張建松 岑志連
展開 1月30日20時39分，嫦娥四號著陸器接受光照自主喚醒。此前，“玉兔二號”巡視器于29日20時許完成自主喚醒。兩器在月球背面成功經受極低溫環境考驗，根據太陽高度角變化擇機自主退出“月夜休眠模式”，關鍵設備按預定程序相繼通電開機，安全度過首個月夜。此外，著陸器上配置的同位素溫差電池為月夜溫度采集器順利供電，保障該采集器于測點位置成功監測第一月夜溫度變化情況，我國探月工程首次獲取月夜溫度探測數據。
目前，巡視器位于著陸器西北約18米處。兩器正常工作，通過“鵲橋”中繼星與地面通訊和數據傳輸狀態穩定。根據第一月夜溫度探測數據，月表溫度在月夜期間最低達到-190℃。長時間低溫環境，對月球探測器“生存”形成嚴峻挑戰。此次嫦娥四號通過配置同位素熱源，在月夜期間持續為探測器供應熱量，成功解決月夜無光照和低溫難題。
月球上的一個晝夜相當于地球上約28天。在第一個月晝里，嫦娥四號著陸器、巡視器圓滿完成工程任務，科學載荷順利開機工作，由多個國家和組織參與的科學探測任務陸續展開。著陸器地形地貌相機對著陸區域進行了環拍，獲得了彩色全景圖。在第二個月晝里，著陸器和巡視器上的科學載荷將按計劃繼續開展科學探測。
展開 這就是為什么NASA的噴氣推進實驗室去了Autodesk，了解在不影響可靠性的情況下，可以使用多少新技術來設計和制造行星際著陸器。JPL的Atelier部門的任務是探索尖端技術并測試哪些是可行的并且適用于他們的嚴格需求。“他們所做的是小心地將新技術融入他們的流程中，”Autodesk項目的技術負責人KarlWillis說。“他們知道他們必須探索新的做事方式，同時將風險保持在最低限度。”
Autodesk的行業研究高級主管MarkDavis談到合作時“他們很清楚他們對增量收益不感興趣：如果他們只能將性能提高10％，他們基本上不感興趣。如果我們能夠提供軟件工具來幫助他們實現30％或更高的性能提升，那么我們就會引起他們的注意。該項目表明，Autodesk技術可以在這個級別上實現大規模節約。“
Autodesk能夠通過使用其生成設計技術滿足NASA的特定設計要求，其形式可在Autodesk基于云的產品開發軟件Fusion360中商業化獲得。通過生成設計，機器智能和云計算生成廣泛的設計解決方案，這些解決方案受到工程師設置的約束和要求的限制。這意味著工程師可以決定強度要求，并獲得能夠提供陣列和儀器最佳位置的解決方案。Davis解釋說，“我們采用了一種系統，旨在幫助客戶解決一級方程式賽車上的系統級懸架問題，并對空間探索關鍵的結構約束應用新的要求。”即使是制造方法也可以作為約束。例如，如果JPL希望堅持使用久經考驗的鍛造鋁材，那么可以指導軟件生產針對CNC制造優化的設計。對于3D打印和鑄造也可以這樣做，并且著陸器概念采用所有三種制造方法。
通過迭代生成設計，與基線相比，Autodesk團隊能夠將外部結構的質量減少35％，并且他們在拉斯維加斯的Autodesk大學展示了著陸器。
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著陸器的最新內容
從厘米到月球：激光測距技術14天前
深空探測與航天工程：為航天器“精準導航”
在載人航天與月球探測任務中，激光測距技術是航天器精密定軌與著陸導航的核心保障。例如，我國嫦娥系列探測器的月球著陸任務中，激光測距技術提供的厘米級軌道數據，確保了探測器精準著陸于預定區域；未來我國國際月球科研站的建設，也將依賴激光測距技術實現月球基地與地球之間的精準定位與通信。
Ansys HFSS可對月球著陸器上天線的性能進行仿真
新思科技與EMA公司的聯合工作，旨在降低艙外活動（EVA）系統（尤其是航天服）面臨的風險，這些風險主要來自月壤（月球風化層）相互作用產生的摩擦起電，以及空間等離子體環境引發的電荷積累和靜電放電（ESD）。
激光測距技術應用—太空探索3個月前
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這些著陸器進行了三個不同的實驗。第一個實驗產生了暗示代謝過程的積極結果。然而，隨后兩個實驗未能檢測到有機物質，研究人員猜測最初的積極結果可能是由于非生物化學反應引起的。簡而言之，第一個實驗檢測到了有機材料與氯的痕跡，可能是從地球無意中傳輸的污染物。
實驗的另一個方面涉及將水與營養物質和放射性碳（碳-14）混合注入火星土壤。假設火星上的微生物會消耗這些營養物質，并釋放放射性碳作為氣體。
當著陸器接近著陸點時，降落反推發動機的羽流會將著陸區中的塵埃、小石塊等物體拋射出去，導致著陸區被拋射物遮擋，對安全著陸產生重要影響。例如，由于大量揚塵的遮擋，阿波羅15號著陸器最終降落在約11°的斜坡上；阿波羅12號著陸器降落期間反推發動機羽流將月塵吹到附近的勘測者3號設備上，對設備的表面產生了損傷。后續探月任務中，隨著航天器著陸質量越來越大，發動機羽流產生的影響越發突出。
到2020年，目標技術里程碑是能夠分析和可視化100億節點的非定常CFD模擬，而且這個目標已經由NASA和NVIDIA在火星著陸器的仿真上實現。
什么是知識提取
知識提取 (Knowledge Extraction) 是指從結構化或非結構化數據源中提取有用的信息和知識。該技術可以用于從大量數據中提取出有用的信息、知識和模式，以幫助決策和智能分析。
NASA使用自研的FUN3D非結構化網格求解器對載人火星著陸器的超音速反推概念模型進行長時間、高分辨率模擬的參數研究，使用了60億網格，每次模擬產生數百Tb的輸出數據。
下面是太陽光照對月球著陸器高分辨率網格的影響。
表面充電來自材料對外部輻射的反應，例如環境帶電粒子、光照明和摩擦起電。材料對充電效應的響應取決于材料的特性。產生的光電子、二次電子、背散射電子和質子誘導電子與電場相互作用形成等離子體鞘層。在某些航天器軌道環境中，等離子體的表面電勢可能超過 10 kV。通過求解電荷平衡，EMA3D Charge 提供了分析航天器表面電荷的方法。
飛行器著陸方式設計為自主式，飛行器在火星大氣層中自動轉向，展開降落傘，并采用了一種空中起重機方式，把直立的火星探測器漫游者用繩子拉下來，讓它的輪子在火星上著陸。在不到一年的時間里這次令人驚奇的著陸方式，好奇號已經達到了它的主要科學目標，并繼續在火星巖石中鉆取樣品，通過分析儀器內的車載試驗室分析樣品的化學成分。
作為一個無人機的感官系統，實時性要求高同時也是硬需求，考慮到未來無人機在飛行執行任務的過程中需要保持好的飛行狀態，就需要極高的安全性和穩定性，無人機的懸停和地面跟蹤模式，主要用于捕捉連續鏡頭和陸地導航，其中超聲波傳感器有助于將無人機保持在高于地面的恒定高度。超聲波具有指向性強、能量消耗緩慢、傳播距離遠等優點，并且硬件電路簡單、計算處理容易，所以隨著科學技術的蓬勃發展，測距裝置中廣泛采用超聲波傳感器
