如果火星上有生命，NASA的“毅力號”火星探測器應該能夠找到跡象。該火星探測器計劃于今年7月底或8月初從美國佛羅里達的肯尼迪航天中心發射。該火星探測器的任務是鉆取古老湖床下的巖石，檢查其生物特征，從大氣中提取氧氣并收集土壤樣本，未來可能會帶回地球。 不過，要想在火星上成功地完成任務，總歸需要一點機智，字面上看，這正是“毅力號”所搭載的設備。在探測器的著陸裝置上，搭載著一架小型自動駕駛直升機，名為“機智號”（Ingenuity）。如果一切按計劃進行，它會成為首架在地球以外的星球上飛行的動力飛機。

讓無人機在火星上飛行，這聽起來很簡單，但實際上，要設計一個切實可行的機器非常困難。“機智號”最大的敵人是火星上的大氣層。火星上的大氣密度不到地球上大氣密度的1%，著陸點在夜間的氣溫會降至零下100℃。

NASA噴氣推進實驗室（JPL，位于加州帕薩迪納市）負責該項目的飛行測試指揮特奧多雷?扎尼托斯（Theodore Tzanetos）說：“這就像地球上有一縷風，而我們只能利用其1%來進行飛行器的升高和控制。”世界上還沒有能夠在如此稀薄的空氣中飛行的直升機。 “毅力號”和“機智號”計劃于2021年2月18日在火星一座名為杰澤羅（Jezero）的火山口著陸，然后開始進行探測。約60個火星日之后，探測器將無人機放到地面，自己則移至100米之外，看著它起飛。 汽車大小的“毅力號”重1025公斤，而無人機“機智號”只有1.8公斤重，機身只有一盒紙巾那么大。“毅力號”的兩個上下疊在一起的碳纖維旋翼，以約2 400轉/分的轉速向相反的方向旋轉，其轉速是地球上大多數直升機旋翼的5倍。如果轉速低于該速度，它就無法起飛；如果轉速快太多，旋翼的外緣將接近超音速，可能會造成沖擊波和湍流，導致無人機無法保持穩定。 “機智號”將作為一項技術示范。任務管理層希望能夠在30天的周期內完成5次飛行。每次飛行時間不超過90秒，飛行高度不超過10米，從起飛點到著陸點的距離不超過300米。 噴氣推進實驗室參與該項目的機械工程主任喬西?拉維奇（Josh Ravich）說：“與地球上的無人機相比，它的機動性會差一些，不過它必須經受從地球火箭上發射、由地球飛行到火星的過程，進入、下降并著陸到火星表面，最終在火星上寒冷的夜晚中存活下來。” 工程師為此進行了多年的研究，以期滿足動力、耐久性、機動性和重量等互相矛盾的需求。無人機的電力來自旋翼上的太陽能板，并儲存在鋰離子電池中，其中的大部分電力并不用于飛行，而是用于無線電和導航系統的夜間保暖。工程師們曾考慮使用氣凝膠（一種超輕泡沫）來解決電子設備的隔熱保暖問題，不過最終認為這會使重量增加太多而未予采用。建模顯示，火星上大氣的主要成分是二氧化碳，能夠提供一定的熱保護。 團隊計算得出，一天中首次飛行的最佳時間是火星的上午。這時陽光足夠強，可在短暫的飛行中給電池充電。如果太晚，陽光的熱度會導致空氣上升，使火星表面的空氣更稀薄，直升機起飛就更困難了。 為了看看無人機是否能起飛，團隊將一臺測試模型放置在一個三層樓高的艙室內，艙室中充滿了模擬的火星大氣。線纜將艙室吊起，以模擬火星的重力（地球重力的0.38倍）。拉維奇說，它飛起來了，但是真正的測試會在火星上進行。 如果“機智號”成功了，未來我們就可以利用無人機幫助探測器進行火星偵查，甚至探索那些宇航員難以到達的懸崖邊緣和火山。“我們目前只能從表面上或者軌道上看到火星。”拉維奇說，“而在90秒的飛行中，我們可以看到前面幾百米的情景。”

原文標題：火星直升機準備起飛

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