NASA 的火星直升机可能是首架在另一个星球上飞行的飞行器

这堪比莱特兄弟的飞行壮举。
An artist's impression of the Ingenuity helicopter on the surface of Mars.
“毅力号”将于2021年2月18日抵达火星,附着在美国宇航局“毅力号”火星车的腹部。NASA/JPL-Caltech

美国宇航局“毅力号”火星车是有史以来最先进的机器人探测器,它目前正 在太空中穿梭,前往最终目的地:火星。研究人员希望,我们这辆SUV大小的机器人信使,在登陆一个充满危险的古河床陨石坑后,能帮助我们找到古代生命的化石线索,并收集最终可能在2031年左右返回地球的样本。

但美国宇航局的“毅力号”火星车并非唯一一个大胆飞往这颗红色星球的机器。在这辆飞往火星的火星车腹部,藏着一个名为“ 毅力号”的苗条搭便车者。几周之内,它将尝试成为第一个在外星世界起飞的航空器。

“这将是我们的莱特兄弟时刻,” “毅力号”的总工程师、喷气推进实验室的Bob Balaram说。“第一架实验飞机的飞行是在过去的基蒂霍克。你可以看到,从如此迈出的第一步,我们在地球上已经走了多远。我们希望,如果成功,这将是类似的时刻。”

为Balaram及其团队设计“毅力号”带来了许多挑战。杰泽罗陨石坑的温度会降至零下130华氏度(约零下90摄氏度)。火星如此寒冷,以至于直升机的电力只能有三分之一用于飞行;大量的电力用于在严寒的火星夜晚保持直升机在线,以给航天器的电子设备加热。

但寒冷只是一个潜在的火星飞行员将面临的问题的开始。火星的大气层比地球稀薄99%,引力只有地球的三分之一。为了产生足够的升力,这架直升机配备了两片4英尺长的碳纤维旋翼,以大约2,400转/分钟的速度在反向旋转的电机上旋转——这比地球上标准直升机的旋翼旋转速度快了大约八倍。“毅力号”的设计极其轻巧,重量仅为4磅,机身比垒球稍大。

即便如此,“毅力号”的能力相对有限。这架太阳能驱动的直升机设计用于起飞,悬停在离地不超过几十英尺的高度,在稀薄的火星空气中机动,并在平坦的地形上着陆。在30个火星日内,地球上的NASA工程师团队将测试“毅力号”的飞行能力。

一旦“毅力号”降落在崎岖的火星表面,这辆六轮的机器人地质学家将开始执行自己的任务,同时寻找一个合适的地点尽快部署“毅力号”。“当我们说合适的地点时,我们正在寻找一块平坦的地面,”Balaram补充道。直升机与火星车分离后,“毅力号”将把社交距离推向新的高度,它将与“毅力号”保持约330英尺(约100米)的距离,以尽量减少碰撞风险。

最后,“毅力号”将在“毅力号”火星车及其摄像机的严密监视下进行首次飞行。假设“毅力号”能够安全起飞并再次安全着陆,它将再飞行四次。每次尝试,它都会试图飞得更高、更远。

但Balaram强调,这是一项高风险、高回报的任务。“我们基本上是在另一个星球上尝试一种全新的移动方式,这在飞行方面面临许多挑战。成功并非必然,我们将逐步取得成功:三周后着陆时,当我们在地表部署时,当我们检查完毕并能在第一个夜晚不冻僵地生存下来时,当我们完成第一次飞行时,所有这些都将是沿途重要的里程碑。”

唉,一旦测试期结束,“毅力号”将向“毅力号”告别,因为它已经完成了证明飞机可以在其他世界运行的任务。Balaram说,如果一切顺利,这些测试中获得的数据将有助于为建造更大、更好的飞机奠定基础,这些飞机能够携带完整的科学仪器有效载荷,探索遥远世界的上空。

而在“毅力号”能够飞行之前,“毅力号”需要成功着陆。祈祷一切顺利!

 

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Paola Rosa-Aquino 是一位自由记者,报道科学和环境。她出生并成长于波多黎各,四年多来一直撰写关于太空、气候变化和环境正义的文章,自2019年起一直担任《Popular Science》杂志的太空专栏撰稿人。


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