NASANASA微型直升机即将前往火星,或开创未来太阳系探索全新模式


NASANASA微型直升机即将前往火星,或开创未来太阳系探索全新模式
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腾讯科技讯 7月30日 , 据外媒报道 ,当美国宇航局(NASA)最新火星车“毅力号”(Perseverance)本周发射时 , 它将随身携带个“小偷渡者” , 即体积很小的箱形直升机 。 如果这款微型直升机能够成功地在火星上空盘旋 , 这将是人类制造的飞行器首次在外星升空 , 同时这可能会为未来探索太阳系开辟全新模式 。
这架名为“独创号”(Ingenuity)的直升机并不是火星车的主要关注点 。 毅力号最大的目标是寻找火星上的生命迹象 , 并取得土壤样本 , 以待将来送回地球进行研究 。 但工程师们设法在火星车的腹部下面找到了空间 , 用于来存放这架小型直升机 。 在毅力号旅程中的某个时刻 , 它将把独创号部署到火星表面 。 届时 , 直升机将启动螺旋桨 , 并努力完成升空 。
这项星际实验希望为探索火星提供新的模式 , 超越目前有限的选择 。 火星轨道器无法获得在地面附近所能拍摄的高分辨率图像 , 着陆器只能从固定位置获取信息 , 而月球车只能移动很短的距离 , 关于获取前方情况信息的能力也有限 。 但直升机可以充当侦察员 , 为其他航天器进行侦察 , 或者到达难以进入的地区 。
如果人类能够到达火星表面 , 这种侦察能力可能会有巨大帮助 。 NASA喷气推进实验室火星直升机项目经理米米·昂(Mimi Aung)表示:“真正超前飞行 , 然后获得高清晰度图像 , 为人类和火星车提供更多信息 , 这将真的有助于加强对外星世界的探索 。 能够在外星上空飞行 , 将为探索增添全新的维度 。 ”
不过 , 在火星上飞行有个难以逾越的障碍 , 即大气层 。 这颗行星周围的空气厚度只有地球大气层的百分之一 。 由于可移动的空气如此之少 , 在火星上实现升空将是非常困难的 。 但火星表面的低重力起到了帮助作用 , 它大约是地球引力的38% 。 但是 , 即使有了这种辅助 , 飞行器仍然不能使用我们在地球上飞行的相同技术在火星上实现升空 。
【NASANASA微型直升机即将前往火星,或开创未来太阳系探索全新模式】要想让任何东西在那种环境中起飞 , 它必须是超轻的 , 而且螺旋桨必须以令人难以置信地速度旋转 。 但也不能转得太快 , 否则事情就会变得危险起来 。 喷气推进实验室火星直升机总工程师鲍勃·巴拉拉姆(Bob Balaram)称:“你不能让螺旋桨越转越快 , 因为接下来会发生的是 , 你的叶片尖端速度开始接近1马赫 , 而超过音速就可能引发湍流效应 。 ”
考虑到这些限制 , NASA喷气推进实验室的工程师开始着手发明第一架火星直升机 。 毅力号背后的团队设定了直升机的尺寸 , 确定火星车可以容纳叶片达到1.2米宽的小型直升机 。 这最终决定了直升机的重量 , 它只有1.8公斤 。 昂说 , 创造这种装满电子产品的小型航天器直到最近才能实现 。 她说:“几十年前 , 轻量级电子技术(包括计算机、传感器、相机、陀螺仪)几乎都是不可用的 。 ”
直升机的最终设计看起来像一只戴着复杂头饰的长腿蜘蛛爸爸 。 独创号的主体是个盒子 , 它有四个突出的四肢 , 可以让其在地面上保持直立 。 四个碳纤维叶片安装在顶部 , 并太阳能电池板发电 。 这些叶片的设计转速高达每分钟2400转 , 或者每秒40次 。 而地球上的直升机叶片转速为每分钟450到500转 。 然而 , 独创号的叶片速度不应超过音速 , 最好保持在0.7马赫以下 。
然而 , 这些只完成了构建独创号战斗的一半 。 设计团队必须确保直升机能够在外星世界上空飞行 。 昂说:“与直升机的发明相提并论的挑战还有 , ‘你怎么测试它?’因为以前从未有人这么做过 。 ”
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