子安独行侠最具野心探测计划启动，1%大气密度也能飞？NASA把无人机送上火星( 二 ) 机器之心报道编辑：张倩、泽南「火星无

「没有直升机在这种条件下飞起来过——这大概相当于在地球3万米海拔上起飞，」NASA喷气推进实验室技术组成员、火星无人机项目首席工程师BobBalaram说道。「螺旋桨不能越转越快，因为它的尖端会接近音速，接下来就是超音速。我们并不想让它达到音速，因为这会加剧湍流效应。」
通常在移动速度接近音速时，会出现一股强大的阻力，使飞行器产生强烈的振荡，这个现象俗称为音障。即使是直升机旋翼的翼尖出现这样的情况也不好处理。顺便一提：火星的音速是240m/s ，比地球上还要慢三分之一。
此外，毅力号的设计团队还设定了无人机的尺寸，确定该探测器可以容纳一个叶片直径1.2米的微型无人机。
在弄清楚这些限制之后， NASA喷气推进实验室（JPL）的工程师开始着手设计第一架火星无人机。
他们将无人机的重量限制在1.8千克左右，这得益于轻量级电子设备的进步。如果放在几十年前，轻量级电子计算机、传感器、摄像机、陀螺仪等都还没有被发明出来，造这么一个轻量级无人机几乎是不可能完成的任务。
无人机的最终设计看起来像一只戴着复杂头饰的长腿蜘蛛。它的主体是一个盒子，盒子上伸出四条腿，使机身能够直立。
无人机的顶部安装了四个碳纤维叶片，还有一个太阳能电池板。这些叶片的设计转速可达每分钟2400转。对于无人机来说，这是极快的转速。相比之下，一架传统直升机每分钟的转速仅为450到500 。

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Ingenuity无人机和你的笔记本电脑差不多重，不知道里面承载了多少黑科技。
然而，无人机造出来只是成功了一半，重点是要确保它能在火星上飞起来。「除了设计，你还要考虑一个问题：『怎么测试？』因为之前没有人这么做过。」MiMiAung表示。

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幸运的是， NASA的JPL实验室配置了可以用于这项工作的巨大测试室。这是一个名为「空间模拟器」的巨大房间，它可以创造一个完全真空的环境，还可以模拟无人机在离开地球之后可能面临的各种极端气温。为了模拟火星大气，他们将空间模拟器抽成近乎真空的环境，然后再往里填二氧化碳，这样就得到了类似火星的大气密度。
除了大气，重力也是一个要解决的问题。为了模拟火星上的重力，工程人员给无人机系上了一根细绳。这根细绳及相关装置叫做GravityOffloadSystem ，可以提供向上的拉力。
在最初的几次飞行测试中，研究小组发现，测试无人机的叶片总是不停地上下摆动。由于叶片比较细长，这种摆动的倾向也发生在地面直升机上，但是厚重的大气减弱了这种影响。
为了解决这个问题，他们把螺旋桨的叶片做得非常硬，比地球上同等大小的普通直升机要硬得多。
该团队在各种极端条件下进行了数十次飞行测试，最低测试温度达到零下90度。测试完成后，他们将无人机折叠起来，放入了毅力号探测器。
在毅力号到达火星并找到合适的位置之后，它会将Ingenuity放出来，让它独立完成任务。

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毅力号将Ingenuity放到火星表面后扬长而去。
火星上的莱特兄弟时刻
「如果成功，它将与莱特兄弟飞行成功的一刻媲美。」MiMiAung说道。在毅力号登陆火星后90天远程自检的时间段里，她的团队有一个月的时间来试飞无人机。在未来，我们或许可以看到无人机在遥远的火星上搜寻宇航员，执行各种任务。

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「Ingenuity」计划将完成四次短途飞行，每次起飞都会有更大更远的目标，计划内每次飞行时间不会超过90秒。但在短短的时间里， Ingenuity可以飞到4.6米高，水平移动距离约50米。

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