「納米紙飛機」如何探索火星？

火星上到底有什麼？未來，人類能不能移民火星呢？我們迫切想知道這些問題的答案。為了早日得到答案，2020年，美國宇航局將發射「毅力號」火星探測車，如果成功著陸火星，這將是火星地表上第四輛美國探測車。

探測車是人類探索火星的先鋒，但是光靠它們是不夠的，以目前正探索火星的美國「好奇號」為例，它一天只能行駛20米，光靠這幾輛車，何時才能走遍火星呢？對此，美國宇航局的科學家們有了新的辦法。

「納米紙飛機」誕生

在自然界中，每到了用餐時間，一群群螞蟻、一隻只蜜蜂就會傾巢而出，四處找尋食物，找到以後就開心地召喚同伴們共同分享。受到啟發的宇航局科學家也準備在火星上放出一批機器人「蜂群」，讓它們幫助火星車大本營探索火星。

想法雖好，不過實施起來不太容易，因為火星車本身容量不大，很難裝載大量機器人，而如果機器人做得太小，就不能搭載大型能源飛得更遠，這是一個兩難的問題。直到「納米紙飛機」的出現才解決了這個問題。

我們每個人小時候一定都玩過紙飛機，這是一種依靠風力向前飛行的玩具，不需要其他能源就能飛得很遠。如果紙飛機能成為探索火星的主力軍，將能解決上述的問題，因為它很輕，而且也不需要額外的能源。當然普通的紙飛機不行，畢竟它材質很軟，也很難飛遠，美國賓夕法尼亞大學的物理學家伊戈爾·巴加丁所帶領的團隊製造的「納米紙飛機」也許能擔此重任。

「納米紙飛機」是用一種叫做納米紙板的材料製造的。納米紙板的主材料是氧化鋁薄膜，一張薄膜的厚度僅有幾十納米，幾百上千張薄膜堆疊成一張厚度為幾十微米的中空板，就成了納米紙板。納米紙板在堆疊過程中有意留出了一個個類似於瓦楞紙板的孔洞夾層結構，這有利於增強它的強度和硬度。根據測算，納米紙板的硬度是相同質量的實心紙板的一萬倍。

納米紙板有著重量輕、彈性大等優勢，一塊1平方釐米的紙板，重量不到1毫克。儘管紙板非常輕，但是承重能力並不弱，因為它具有強大的彈性，即使紙板彎曲超過90°仍然可以恢復原狀，這樣它在執行火星探索任務時就可以搭載一些攝像頭、探測儀等小型設備。

「納米紙飛機」還能比普通紙飛機飛得更遠，因為它不止能靠火星上的風力飛行，還有第二股「風」給它助力。當太陽光照射在納米紙板上時，因為照射角度的不同，紙板不會均勻地受到光照，而納米紙板是一種優良的絕熱體，熱量在紙板身上傳遞速度很慢，因此受到光照不同的紙板各處的表面溫度也會產生差異。根據熱力學定律，溫度越高分子運動越快，反之則速度變慢，分子運動速度不同就會產生一股流動的風，這樣「納米紙飛機」就獲得了新的前進動力。

放飛「納米紙飛機」

火星的重力只有地球的38%，這種環境給「納米紙飛機」帶來了極大的好處，使它們能夠攜帶超過自身10倍重量的探測器。不過由於「納米紙飛機」只有1/3毫克重，能攜帶的探測器最多也只有幾毫克重。研究團隊目前已在「納米紙飛機」上安裝了一個自備光源的攝像頭，以便完成最基本的拍攝任務。在此基礎上，研究團隊還在研製小型的探測水和甲烷的化學傳感器，這些設備能夠讓科學家快速找到火星生命或潛在的人類宜居地。

「納米紙飛機」還有一個問題需要解決，那就是如何召回它。對此，巴加丁準備在「納米紙飛機」上安裝一個雷射接收器，通過雷射來控制「納米紙飛機」的受熱區域，這樣就能通過控制第二股「風」來調整紙飛機的運動速度和方向。在實驗室進行的實驗中，巴加丁已經能通過改變紙飛機的受熱區域來控制它的起落了。

如此好用的火星「紙飛機」，未來也許會隨「毅力號」火星車一同前往火星，成為火星「嚮導」，飛在「毅力號」前方，先行收集道路信息，指引火星車更順暢地行駛。「紙飛機」也可能成為火星「原住民」，在廣闊的火星四處飛行，記錄研究火星的大氣和地質特徵，幫助我們尋找最適宜的棲息地。