聽起來不像是個大事件，但它確實是。

本文最初發(fā)表于《對話》網(wǎng)站，后被轉載于Space.com網(wǎng)站的專家之聲欄目：專欄與見解。

Gail Iles，皇家墨爾本理工學院資深物理學講師

昨天澳大利亞東部標準時間晚上9點，機智號火星直升機——于二月隨毅力號探測器著陸火星——從火星表面拔地而起。更值得注意的的是，它在火星地表上空3米距離懸停了大約30秒，并重新降落回地面。

聽起來不像是個大事件，但它確實是。機智號本次飛行是在其行星上的首次自主動力飛行。它創(chuàng)造了人類太空探測史上的一個里程碑。

在阿波羅11號太空船那次舉世矚目的登月任務中，簡單地再發(fā)射使得它只能擺脫月球引力回到地球。無論如何，在一個沒有大氣的世界中維持飛行狀態(tài)是件異同尋常的工作。

機智號直升機耗費了6年時間創(chuàng)造了歷史。一旦我們弄清楚了這項工作的實際需求有多復雜，我們才能理解為什么耗時如此之久。

為何在火星本土飛行是項巨大成就

遙控一架直升機在其他行星世界飛行有幾項技術上的挑戰(zhàn)。第一點也是最重要的一點，直升機需要空氣才能飛行。

直升機翼片及轉軸必須旋轉的足夠快才能產(chǎn)生“升力”。但是升力只能在某種空氣存在的情況下才能產(chǎn)生。盡管火星確實有大氣層，但它比起地球來實在是太稀薄了——事實上大約比地球稀薄100倍。

在火星大氣中飛行的機智號因此等同于一架在地球海拔10萬英尺高度飛行的直升機。作為參考，商業(yè)飛機一般在地球海拔3萬至4萬英尺高度飛行，直升機在地球上所達到的飛行高度上限為4萬2千英尺。

在地球上測試機智號時用到了一個加壓室，抽空大量空氣以模擬火星大氣。

接下來需要考慮火星引力，大約相當于地球引力的三分之一。這倒確實給了我們一些優(yōu)勢。如果火星大氣與地球大氣一樣稠密，引力的減少就意味著讓機智號飛起來僅需比現(xiàn)實中需要更少的動力。

但是盡管火星重力提供了些許優(yōu)勢，這種優(yōu)勢仍然被稀薄的大氣造成的劣勢抵消掉了。

機智號創(chuàng)造了地球外的第一次飛行嘗試并大獲成功。這次成功如此重要的原因綜上所述，主要是此次任務實在是非常、非常的困難。

先進的制造工藝

機智號有兩種主要途徑來克服火星大氣方面的障礙。第一種，為了產(chǎn)生升力，兩個轉軸（碳纖維制造）不得不比地球上任何直升機轉得更快得多。

在地球上，大多數(shù)直升機和無人機的轉軸以大約每分鐘400至500轉的轉速旋轉。而機智號的轉軸旋轉速度為大約每分鐘2400轉。

它還有著獨特的機身-翼展比。比起機智號機身大概一個紙巾盒大小的尺寸，其旋翼從一端到另一端的長度足有1.2米。

甚至只是將起飛信號發(fā)射出去也需要一系列的高科技支持。盡管無線電信號從地球傳輸?shù)交鹦侵恍枰獛追昼姡孕钄?shù)小時的延遲才能到達直升機。

當你考慮到那些控制信號必須走完以下這些行程就很好理解了：先是從地球上的一臺計算機到一顆人造衛(wèi)星接收天線，然后到達火星軌道上的勘測衛(wèi)星，再到達毅力號火星車，最后到達機智號直升機。

火星上的遠程控制飛行

機智號是一臺所謂的“技術驗證機”。簡單來說，它唯一的目的就是用來驗證它可以完成一系列的單一任務。未來幾周，直升機會進行三到四次額外的飛行任務，其中風險最大的項目也只是起飛并且飛至離毅力號300米遠的地方。

飛行中獲取的數(shù)據(jù)將被分析并作為將來設計更復雜的飛行器的關鍵依據(jù)。一旦這項技術得到應用，將來會產(chǎn)生巨大潛力。

火星上的無人機和直升機可以作為偵察兵的角色，用來為漫游車檢查并確定前方地形作為目的地而言是否安全。這種飛行器還可以協(xié)助搜索火星表面是否存在液態(tài)水及生命跡象。

2035年，人類有望首次踏足火星。屆時這些宇航員員很有可能在當?shù)亟邮軐崟r操作飛行器的訓練，并對地面進行測量，以發(fā)現(xiàn)可能傷害人體、損壞宇航服、飛行器或漫游者的障礙物和危險地形。

致敬過去，展望未來

作為對地球上人類第一次自主飛行事件的致敬，NASA噴氣推進實驗室的科學家們在火星直升機上加裝了一個具歷史意義的工藝品。在機智號的一塊太陽能面板下的電線上，綁上了一小塊來自于1903年萊特兄弟飛行器的機翼布料。

這是地球飛行器進入太空飛行史上的第二塊紀念物，另一塊類似的布料碎片在阿波羅任務中被帶到了月球。

后續(xù)任務已在進行中以便將主動飛行的疆域推廣至其他外星球。尤其值得注意的是，蜻蜓直升機已計劃于2034年抵達土星的衛(wèi)星——泰坦的表面，并翱翔于其上空。

也許今后我們在一個接一個地持續(xù)探索其他地外行星世界時，也都可以帶上一片地球上的紀念物作為歷史的見證。

“對于萊特兄弟的壯舉，我們已經(jīng)談論的夠久的了?，F(xiàn)在也是如此?！?MiMi Aung，火星直升機項目的負責人，在機智號成功進行測試飛行的新聞發(fā)布后，專門抽時間對NASA噴氣推進實驗室團隊致謝時說道。

BY：Gail Iles?

FY：Astronomical volunteer team

如有相關內容侵權，請在作品發(fā)布后聯(lián)系作者刪除

轉載還請取得授權，并注意保持完整性和注明出處