真相与常识㉞ | “机智”号火星直升机完成首飞,想在火星起飞到底有多难?

2021-04-20 15:19:00 来源:文汇网

当地时间4月19日,美国宇航局宣布,“机智”号无人直升机成功完成了在火星上的首次飞行,这是人造航空器首次在另一个行星上受控飞行。

“机智”号团队表示,从火星传回到地球的数据显示,“机智”号完成了持续约40秒的火星首飞,在垂直上升3米后,执行了悬停、下降和着陆等所有设定动作。

据该团队说,“机智”号试飞时间为美国东部时间19日3时34分(北京时间15时34分),这一时间点各方面条件最适宜飞行。任务团队于美东时间当天6时46分(北京时间18时46分)接收到“机智”号通过“毅力”号火星车传回地球的数据,确认其上升至预设的3米飞行高度,悬停约30秒,随后降落并顺利在火星着陆。

史上最贵小飞机

“机智”号于2020年7月30日搭载“毅力”号火星车从地球发射升空,于今年2月成功抵达火星轨道。此后,这架直升机随同火星车降落在火星表面,展开太阳能电池板为自己供电,并为原定于4月11日的首次试飞做准备。

为了配合“火星2020”探索任务,美国航天局的喷气推进实验室打造了这架无人直升机,它只有1.8公斤重,却总共花掉了8500万美元,相当于每克重量耗资47222美元。考虑到国际金价是61.66美元/克,这架名叫“机智号”的小飞机每克价格达到黄金的766倍。

首次试飞多次推迟

当地时间4月14日,美国宇航局表示,“机智”号无人直升机在火星上的首次飞行被第二次推迟,原因是需要重新安装其飞行控制软件以修复此前出现的计算机软件故障。

“机智”号的火星首飞原定于4月11日进行,但美国宇航局在此前的测试中发现飞机旋翼存在问题,为此试飞被推迟到14日。但14日,美国宇航局宣布,在对计算机软件问题进行分析后,决定将首飞时间再次推迟。

该机构发推文称:“‘机智’号目前状态良好,其电力和通信等重要系统都运行正常,但它需要更新飞行软件。虽然软件的开发很简单,但验证和安装需要时间。我们将在下周确定新的飞行日期。”

当时美国宇航局官员表示,他们相信任务团队有能力克服挑战,为“机智”号在另一个星球上进行历史性的首次受控动力飞行做好准备。

在火星起飞有多难?

飞行模拟动画

造价如此昂贵的小飞机,它肩负着什么样的科学任务?其实,目前美国宇航局对它的期待很简单,三个字:飞起来。

“机智”号上没有携带任何科学设备,只装了两个摄像头和一个低带宽的无线传输设备,负责在1公里以内把飞行过程的照片传给火星车。听起来,任务似乎非常简单。

但是,“机智”号到达火星后,首先面临的是火星恶劣自然环境的挑战。火星大气层比地球大气层稀薄约100倍,这使得飞行器的起飞和飞行变得更加困难。为了解决这个问题,机智号的旋翼转速需要达到每分钟2500转,这比地球上的载客直升机要快得多。

其次,“机智”号着陆点耶泽罗陨石坑的夜间温度可低至零下90摄氏度,如何在寒冷的火星夜晚生存下来也是“机智”号面临的重大挑战。

除此之外,由于火星距离地球太远,信号延迟时间过长,电磁波一来一回至少需要十几分钟,通过地球遥控测试显然不现实。“机智”号必须按照地面设定的程序,再根据传感器的数据“自主”飞行。

“机智”号的未来使命

机智号的导航相机拍到的自己投在火星表面的影子

当地时间19日,美国航天局展示了“机智”号首次试飞悬停时拍摄的火星黑白照片。据介绍,任务团队将在接下来的3个火星日继续接收和分析“机智”号首次试飞的数据和图像,为第二次试飞制定计划。据悉,第二次试飞将不早于4月22日进行。

此前美国宇航局称,如果“机智”号首飞成功,将在30个火星日(约31个地球日)的窗口期内执行后续4次试飞任务。任务团队将通过“机智”号验证在火星大气层飞行所需要的技术,为筹备未来机器人或人类探索火星时携带的先进飞行器打下基础。这些直升机将能在未来的探测任务中担任辅助角色,例如:作为机器人侦察员,从上方勘测地形或作为独立科学飞行器来携带仪器。

美国航天局喷气推进实验室主任迈克尔·沃特金斯表示,“机智”号火星直升机从可行性研究到工程概念的实施再到最后实现首次火星飞行,耗时6年多。“机智”号将为人类探索火星提供一个三维视角。

编辑:范家乐

}