揭秘“毅力”号的小伙伴:首个太空直升机将现身火星

2020-07-31 15:03:06 《参考消息网》

参考消息网7月31日报道 据美媒报道,“毅力”号火星探测器有一个小伙伴:一架仅四磅(1磅约合454克)重的直升机,其旋翼叶片长4英尺(1英尺约合0。3米),轻如羽毛。它将尝试在另一颗行星上进行首次动力飞行,这对深空探测来说是一个潜在的游戏规则改变者。

《科学美国人》月刊网站7月29日报道称,如果一切都按计划进行,那么在“毅力”号的降落伞、制动火箭和天空起重机于2021年初降落到火星的耶泽洛陨石坑的平底后,从“毅力”号的腹部派出直升机将是“火星2020”任务迈出的第一步。这架名为“机智”号的旋翼飞机的唯一目的是进行技术展示,它将在密度不到地球大气1%的火星稀薄空气中尝试多达5次动力飞行。

这些飞行将是快速的,每次从起飞到降落持续约90秒,这是在智能电池耗尽之前的所有时间。为了推动足够的空气向下以产生上升力,其叶片的旋转速度必须达到每分钟2800转——是地球上直升机的10倍——因此每一次飞行将消耗不少电力。“机智”号的太阳能电池在每次飞行中间需要整整一个火星日(比地球日稍长一点)来充电。它的最高飞行高度将只有大约16英尺,但它所面临的条件将与地球上10万英尺的高度相当——是任何直升机飞行高度的两倍以上。

美国航空航天局喷气推进实验室研究下一代太空探索能力的自动系统部门6年多前就开始筹划火星直升机。由工程师米米·昂率领的研究小组的目标是要创造一种能在火星上工作的飞行器。

报道称,如果成功的话,飞机就可以把科学仪器带到火星车和登陆器无法前往的地方,比如悬崖两侧或陡峭陨石坑墙壁上的裸露冰层。这种飞机可以架设摄像机来搜索更多地点,以便让未来的火星车——有朝一日还有宇航员——进行探索。

不过,首先必须证明在火星上进行动力飞行是可能的,而这正是耗资8500万美元的“机智”号的唯一目标。

除去四片碳纤维叶片的话,这架直升机只比一枚垒球大一点,它有两个反旋转的水平旋翼和四条腿。它携带小型航空电子设备和通讯设备、一台导航摄像机、一个太阳能电池板和充电式锂离子电池——以及使电子设备在寒冷的火星夜晚保持温暖的加热器。机上没有科学仪器,只有高分辨率的彩色成像仪。

设计这种直升机需要在航空航天工程的各个领域进行创新,包括热力、机械、结构、动力、材料等等。“我们必须消除一切界线,”昂说,“我们习惯了有自己的底盘……以及每个子系统的电脑。把所有这些整合在一起,然后把它的航空性能结合在一起,把整个系统的重量减到最小,这是第一个挑战。也是它真正的有趣之处。”

“机智”号将搭乘“毅力”号火星车前往火星,并利用防护罩保护它免受“毅力”号降落到火星表面时可能产生的碎屑伤害。

“机智”号不是第一个穿越另一颗行星大气层的航天器。1985年,一对气球穿越金星上空,收集了气象数据,作为苏联时代“韦加”任务的一部分。但是,“机智”号将尝试在另一个世界上进行首次动力飞行,也可以说是21世纪的“莱特兄弟时刻”。

“机智”号是“火星2020”任务计划进行的三项技术展示之一。第二项是自动避险导航系统,“毅力”号在降落到45公里宽的耶泽洛陨石坑时会使用它。第三项是一种名为“火星氧气原位资源利用实验”的设备,它将试图把从大气中提取的二氧化碳转化为氧气,这对未来人类前往火星的任务来说是一种资源。

“机智”号太空直升机在火星的模拟图(美国国家航空航天局网站)

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