要想在火星上飞起来,可比在地球上难多了。3月5日,火星车“毅力号”首次行走,它在33分钟时间里行走了6.5米。与“毅力号”一同登陆火星的,还有一架无人机“机智号”,相比火星车,无人机的探索范围以及空间会大为增加,让我们拭目以待“机智号”的首飞。不过,在火星上想让无人机飞起来,可比在地球上难多了,到底会遇到哪些挑战呢?
2020年7月30日,美国火星2020探测器从佛罗里达州升空。与以往的火星任务不同的是,这次不仅携带了毅力号火星车,而且还有一个“小家伙”跟随升空,它就是即将在火星上翱翔的首架无人机——“机智号”。
美国最近的这次火星探测任务主要是将毅力号火星车送上火星,“机智号”不过是个“添头”,因此它一点也不起眼。这从对它们的投入就可以看出来:“毅力号”耗资24亿美元,而“机智号”仅仅0.85亿美元。“毅力号”是一个“大家伙”,和一辆家用小轿车差不多大,其长3米、宽2.7米、高2.2米、净重1043千克。与“毅力号”相比,“机智号”小得可怜,净重只有1.8千克,旋翼叶片长度为1.2米。
火星大气环境十分恶劣:火星表面的大气压仅有地球的0.7%;火星大气中几乎没有氧气,95%是二氧化碳,火星大气的平均温度是-63℃。因此,想在火星上飞起来是件十分不容易的事情。当然,无人机在火星上飞行也有比地球有利的地方,那就是火星引力只有地球引力的三分之一,无人机不需要花太大的“力气”来克服火星引力。为了让“机智号”能在火星上顺利飞行,科学家为它设计了先进的旋翼。
这个旋翼包括2个转子、4个叶片,每个叶片长1.2米。这些叶片采用了碳纤维材料,薄如蝉翼,轻如鸿毛。同时,“机智号”配备有抗辐射系统,这可保证其在寒冷的火星环境中正常运行。
目前,在火星上工作的有轨道飞行器和火星车。为什么科学家还要研制无人机呢?这是因为轨道飞行器离火星表面太远,难以进行观察到火星表面的细节。而火星车的视野有限,对地形的要求较高,很容易被坡坡坎坎、悬崖峭壁、石块碎砾等阻断去路。
无人机则结合了轨道飞行器和火星车的优势,它既可以从空中俯瞰,又可以近地观察,还可以飞入火星洞穴、峡谷和陨石坑中。比如,“机智号”携带有小型航空电子设备、通信设备、成像设备,这样它可以按照地面科学家发布的指令进行飞行,飞到火星车难以抵达的区域。
2020年4月,美国宇航局宣布,将首架火星无人机命名为“机智号”。
“机智号”是由英文ingenuity翻译来的,这个名字来自美国阿拉巴马州诺斯波特的高中生瓦妮扎·鲁帕尼的提议。美国宇航局曾为2020年发射的火星车举行命名比赛,邀请全美青少年参与,以激发他们对航天任务的兴趣。全美共有2.8万名中小学生投稿。2020年3月,美国宇航局宣布选中Perseverance(毅力)一词作为火星车的名称。
当美国宇航局准备为首架火星无人机命名时,他们没有另外举行选拔赛,而是从火星车命名征集赛的优秀名称中挑选了一个。这就是“机智号”名字的由来,它是由美国宇航局局长吉姆·布里登斯廷选出来的。