大氣密度不足地球1%,NASA的火星直升機能成功嗎?

2020-11-25 澎湃新聞

大氣密度不足地球1%，NASA的火星直升機能成功嗎？

澎湃新聞記者 虞涵棋

2020-07-31 07:21 來源：澎湃新聞

1903年，萊特兄弟試飛了地球上第一架飛機。但火星的稀薄大氣不足地球1%，是否也能託起人類的飛行夢？

這個問題的答案，將在明年春天揭曉。今晚美國國家航空航天局（NASA）發射升空的「毅力號」火星車帶著一位不同尋常的小夥伴：「靈巧號」（Ingenuity）火星直升機。機如其名，只有1.8公斤重，卻有壯志凌雲。

「靈巧號」（Ingenuity）火星直升機

1、「靈巧號」是一次飛行試驗

「靈巧號」不攜帶科學儀器，是一個獨立試驗，將在有限範圍內進行技術演示。它的方形機身裝有電腦、相機、電池等，大小為20×16×14釐米。此外，直升機配有1架天線、太陽能板、著陸支腿和2個旋翼。四片特製的碳纖維葉片組成兩個轉子，能以約2400轉/分的轉速反響旋轉，比地球上的客運直升機快上很多倍。

2、「靈巧號」將是首架嘗試在外星上進行飛行控制的飛機

為什麼直升機難以在火星上飛行？第一，火星大氣很稀薄，密度比地球大氣層低99%，直升機很難獲得足夠的升力。因此，「靈巧號」必須做得很輕，旋翼槳葉做得更大，轉速也更快。

第二，「毅力號」火星車的目標登陸點是傑澤羅隕石坑，那裡的夜晚冰冷刺骨，可到零下90攝氏度。低溫推高了對直升機的部件設計要求。

第三，「靈巧號」是無人飛行，工程師需要提前發送命令，而數據會延遲很長一段時間才反饋回地球。在這中間，直升機需要自主決定如何飛到指定地點，並且給自身保溫。

3、「靈巧號」本來是火星車的候選名字

「靈巧號」這個名字來自阿拉巴馬州的高中生Vaneeza Rupani,原本是火星車的提名。NASA最終挑中了 「毅力號」，但認為「靈巧號」配直升機絕妙，因為該團隊在研發時採用了大量創造性巧思。

4、「靈巧號」已經是個工程學傑作

從2014到2019年，噴氣推進實驗室（JPL）的工程師們通過特殊空間模擬器逐步改進模型，最終證明有可能製造出一種輕型直升機，能在火星稀薄大氣中產生足夠升力並耐受火星環境。

2019年1月，火星直升機通過了最終的飛行評測。

5、「靈巧號」一步一打卡

在2021年春天嘗試起飛和降落之前，「靈巧號」還有一連串裡程碑要打卡，每一步都值得慶祝。這些節點包括：

火星車從卡納維拉爾角發射升空，飛向火星，著陸火星；

火星車放下保護直升機的防護罩，駛入選定的機場（一塊10×10米的平地）；

從「毅力號」的肚子裡（在火星車上找到個「停機位」可不容易）下降13釐米，安全落到火星表面；

在火星寒夜裡自主保暖；

用太陽能電池自主充電；

最後，「靈巧號」將嘗試起飛。如果一次試飛成功，「靈巧號」還會在30個火星日窗口內嘗試額外4次飛行試驗。

6、火星飛行的遠大前景

如果成功，「靈巧號」演示的飛行技術將為未來火星探測任務納入更先進的飛行器做鋪墊。這些飛行器可以提供不同於高空軌道器和地面漫遊車的全新視角，為機器人或人類提供高清圖像，並能進入火星車難以觸及的地形。

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