你是否曾想象过在火星上乘坐直升机飞行是什么样子?多亏了NASA,你很快就能一探究竟

An artist's concept of NASA's Ingenuity Mars helicopter flying through the Martian skies.
The $85 million, 4-pound rotorcraft, called Ingenuity, could pioneer a new approach to exploring other planets.Image: NASA/JPL-Caltech
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NASA的“毅力号”火星车即将从其腹部投放一架直升机。

这架重4磅、造价8500万美元的旋翼飞行器名为“机智号”,它可能开创探索其他行星的新方法。作为一项技术演示,这架无人机计划最早于4月8日起,在火星上进行最多五次测试飞行。

火星车及其搭载的直升机偷渡者已经开始前往一片开阔的火星平原,该平原将充当机场跑道。周日,“毅力号”放下了保护直升机的吉他形防护罩,使“机智号”首次暴露于火星大气中。

火星车上的摄像头拍到了折叠贴附在“毅力号”腹部的无人机。“机智号”即将自行展开,NASA将这一过程称为“逆向折纸”,随后它将尝试在另一颗行星上进行首次受控飞行。

“在地球上,我们将无人机和直升机用于各种它们比陆基载具更适合的任务,”NASA“机智号”首席飞行员Håvard Grip在周二的新闻发布会上说。

人们认为,在其他行星上,类似的空中探测器可以完成火星车无法完成的各种任务。

“这可以用于侦察目的,例如拍摄照片以勘察区域,为未来的火星车寻找潜在的科学目标,甚至为未来登陆火星的宇航员提供帮助,”Grip说。“它也可以携带自身的科学仪器,进入陆基载具无法到达的区域。”

“机智号”的任务是证明这种新型太空飞行是可行的。因此,在接下来的几周内,这架无人机必须自行展开、从火星车腹部释放、在寒冷的火星夜晚中存活下来,并在迄今任何旋翼飞行器都未曾尝试过的最稀薄大气中飞行。

“机智号”必须在短暂的下落和寒冷的火星夜晚中存活下来

NASA于周二宣布,“机智号”团队已选定一处机场:位于“毅力号”着陆点附近、一块33英尺见方的平坦土地。在那里,“机智号”可以安全起降,并拥有约300英尺长的空中探索飞行区域。

“机智号”将进行测试飞行的区域,由NASA的火星勘测轨道器拍摄。Image: NASA/JPL-Caltech/亚利桑那大学

“毅力号”抵达机场后,将花费六天时间将直升机调整到位,使“机智号”得以自行展开。随后,它将把“机智号”从最后5英寸的高度释放至地面。

“至少对我而言,最有压力的一天将是最后一天,那天我们终于要分离直升机,并将“机智号”放到地面上,”负责领导直升机与“毅力号”集成团队的Farah Alibay在新闻发布会上说。

这是因为“毅力号”必须迅速后退,使直升机的太阳能电池板暴露出来以便充电。这一点至关重要,因为火星表面夜间温度可低至零下130华氏度。在这种极端条件下,“机智号”若无法通过太阳能充电,只能存活一个夜晚。

首次充电后,“机智号”将花费约一周时间测试其传感器和电机。如果一切运转正常,它将最终准备好飞行。

火星上的一个月直升机飞行

由于与火星上的航天器通信需要从地球发送信号数分钟,地面控制人员无法实时指挥“机智号”的飞行。因此,工程师设计并编程了这架直升机,使其能够在30个火星日(约合一个地球月)内自主完成最多五次飞行。

火星大气极其稀薄,仅为地球大气密度的1%。为了获取足够的空气,直升机的四片碳纤维旋翼必须以每分钟约2400转的速度反向旋转,这一转速约为地球上客运直升机的八倍。

该直升机将在30个火星日内自主完成最多五次飞行。Image: NASA/JPL-Caltech

“我认为最大的挑战在于,我们将在火星大气中飞行,那里有其自身的动力学特性、风力、阵风等等,”NASA直升机总工程师Bob Balaram在新闻发布会上说。“这些我们都已在实验室的风洞中进行过测试。我们有一定把握认为一切都会顺利。但没有什么比在火星真实环境中亲身检验飞行和空气动力学的实际表现更为可靠。”

“机智号”的首次飞行将仅测试直升机能否成功离地数英尺、悬停约30秒,然后安全着陆。此后,每次测试的难度都将递增,最终一次飞行可能使直升机飞越火星地面980英尺(300米)的距离。

即使只是一次短暂的飞行,也将是一项重大成就。

“这将真正堪称一个属于另一颗行星的莱特兄弟时刻,”直升机团队项目经理MiMi Aung在火星车着陆前的新闻发布会上说。“未来的每一步都将是首创。”

“机智号”完成飞行后,“毅力号”将开始其主要任务:穿越一片古河流三角洲,寻找古代外星微生物存在的迹象。

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