NASA火星直升机完成飞行测试 未来可为火星车导航

科技日报北京4月2日电 (实习记者胡定坤)人类已经不再满足于仅仅停留在火星表面,火星的天空也将成为征服目标。日前,美国国家航空航天局(NASA)宣布,火星直升机已经完成飞行测试,2020年将和新型火星车一起奔向红色星球。

难道所谓的火星直升机就是将地球上的直升机技术搬到火星上?当然不是,NASA喷气推进实验室(JPL)曾刊文指出火星直升机面临的4个技术难题。一是火星大气密度仅为地球的1%到2%,重力系数却是地球的38%,直升机起飞难;二是火星环境在地球不能完全复制,难于开展真实的飞行试验;三是科学家没有火星飞行器的设计经验;四是飞控系统必须要在陌生环境中保证“一次成功”。

为了解决火星飞行难题,NASA下属的JPL、艾姆斯研究中心从2000年开始联合斯坦福大学、西科斯基飞机公司等机构开展火星直升机预研。2014年,JPL和专门从事小型无人机设计的航空环境公司提出了火星直升机的概念方案,才基本解决了设计难题。

NASA推出的火星直升机机身很小,是近似边长10厘米的立方体,整机重量仅有1.8公斤。为了提供足够的升力,外形采用双旋翼共轴串列布局,长度1.2米,每分钟转速达到惊人的2800转。相比之下,美军现役武装直升机“阿帕奇”的旋翼转速每分钟仅300转。火星直升机使用可充电的锂电池供电,因此其头顶一个太阳能电池板。

纵使NASA使出浑身解数,火星直升机的性能仍然堪忧。一方面,其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;另一方面,飞行速度也被限制在横向10米/秒和纵向3米/秒。此外,考虑到火星黑夜和低温的影响,仅有不到30%的电量可用来飞行,航时不到90秒。换句话说,火星直升机的飞行半径不到450米。

如此“低能”的直升机能发挥什么作用?据悉,火星直升机平时停放在火星车上,起飞后可以拍摄更大范围的震撼图像,并能为火星车提供更精确的导航、定位,还能侦察前方地形,甚至可以携带科研仪器,扩大火星车探测范围。

总编辑圈点

直升机视野大,是探查未知领域的利器,但在只有地球百分之一二密度的空气里起飞太难了。这也是为何历代探测计划宁愿用火星车辛苦跋涉也不引入飞行器的原因。而太阳能电池与高速旋翼技术的进步让工程突破成为可能。当然,新设备想适应火星的恶劣环境,还有许多麻烦要解决。

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