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刚刚,人类又一次开创历史!火星直升飞机首次成功飞行

这是一个堪比118年前,莱特兄弟发明飞机的时刻。

经历过数次推迟后,刚刚(美国东部时间6:55 am,北京时间下午6点55分),NASA的火星直升机在火星表面试飞成功。这架名为“机智”号(Ingenuity)的无人直升机,在空气极为稀薄的火星上,成功起飞。

这是人类第一次用非火箭动力的飞行器,在外星球飞行,打开了人类探索宇宙的又一扇窗。

NASA团队在等待信号传输回来

“毅力号”拍摄到的“机智号”起飞场景。

“机智号”飞起来了

为什么直升机在火星上难飞行?

三个艰巨的挑战:

 

一,在极为稀薄的空气中飞行

 

火星上的大气密度仅为地球的1%,非常稀薄。因此在火星上飞行相当于在地球的3万米高空起飞。人类的直升机极限在地球上的极限海拔高度是7600米,实际飞行中,直升机直飞到过6100米的海波高度。这也是为何见不到直升机到珠峰上去。

幸亏火星有一个补偿因素,火星的重力只有地球的38%,这意味着同样的动力,能提升更大的重量,为火星直升机提供了可能性。

 

 

所以,火星直升机一方面要重量最轻,但又要动力最强,升力最大。

为此,NASA联合美国多家研究机构,设计制造了这架“机智”号直升机。它机身很小,只有纸巾盒那么大,整机重量仅有1.8公斤。但螺旋桨很长,采用双旋翼共轴设计,长度达1.2米,每分钟转速达到惊人的2800转。能为直升机提供足够的升力。这个转速,是美军的“阿帕奇”武装直升机转速的7倍多。

 

二,“机智”号直升机必须“盲飞”,自己飞行和着陆。

火星离地球太远了,最近的5400万公里远,最远时4亿公里。无线电信号传输到地球时间从

分钟到20分钟不等(取决与星球的位置)。而这次试验飞行时间只有几秒到90秒,所以,NASA的操作者没法实时控制直升机。等我们看到第一个信号,飞行早已经结束了。因此,“机智”号直升机必须能在陌生的火星环境中自主起飞、飞行、降落。

 

 

也因为长距离传输和传输能力限制,“机智”号需要将信号传给它的母亲——“毅力号“火星探测器,“毅力号“再将信号传送给轨道飞行器,再传到NASA的深空网络,然后再传送回地球解码。

刚刚,NASA的团队根据“毅力号”拍摄的“机智号”起飞视频,宣布飞行试验成功。

“机智”号直升机自己拍回来的照片,飞行的视频要后面才能陆续传回来。

三 要忍受火星极端寒冷的气温和大风

火星直升机使用锂电池,头顶一个太阳能电池板。

 

从“毅力”号的肚子上分离后,“机智号”必须依靠自己的电池给自己保暖,以保护其电子组件在火星的晚上不会冻结和破裂,火星夜晚温度会降至摄氏零下130华氏度(摄氏零下90摄氏度)。因为电池很大一部分能量用在保暖上,仅有不到30%的电量可用来飞行,只能飞行不到90秒,飞行半径不到450米。

“机智号”对飞行环境的要求极高,水平风速不能超过10米/秒,垂直风速要低于3米/秒,阵风风速要限制在3.5米/秒。不然就很容易被大风卷走或者吹翻。

为什么需要火星直升机?

火星直升机比火星车的活动范围大多了,也要灵活多了。可以拍摄更大范围的图像,为火星车提供更精确的导航,侦察地形,扩大火星车探测范围。此外,火星上有很多悬崖、冰盖、火山等,火星车或者宇航员其他无法到达的地方,只有直升机才能到达。

因为空气极为稀薄,极少有人想过,要在火星上玩直升飞机。这是一个工程奇迹,但最大的突破,是去尝试打破常识,打破不可能。

有时候,人类就是要去试一试那些我们觉得不能做的事情。

NASA对“机智号”的介绍视频

 

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