当美国宇航局最新的火星漫游机器人“毅力号”于2月登陆红色星球时,它的货物清单上列出了一长串的“第一”。“毅力号”是第一个在另一个星球上进行完全自主的超精确着陆的航天器。在接下来的几个月里,它还将成为第一个尝试通过其实验性MOXIE仪器从该星球稀薄的二氧化碳大气中产生纯氧的航天器。在“毅力号”任务结束之前,它将成为第一个收集火星样本并最终返回地球的任务,并有可能成为第一个发现地球以外生命迹象的任务。但是,该漫游车最壮观的首次尝试可能会在下周发生,届时预计它将从其腹部部署一个小的四磅重的包裹。
那个包裹是一架名为“机智号”的太阳能直升机,它最早将于4月8日尝试在火星上起飞。如果成功,它可以作为“毅力号”正在进行的探索的一个小型空中侦察兵,并且在此过程中,它将成为第一个在另一个星球上运行的动力飞机,并为未来星际任务在其他星球不太友好的天空中飞行铺平道路。
美国宇航局喷气推进实验室(JPL)的“机智号”机械工程师塔林·贝利说:“我们在地球上已经尽了一切努力。”“我们模拟了火星环境。我们进行了广泛的测试。我们已经尽力为考试做准备。现在我们必须参加考试了。”
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尽管“机智号”可能预示着太空探索的未来,但这架小型直升机也致敬了过去。“机智号”的太阳能电池板下方,缠绕在一根电缆上并用绝缘胶带固定的是一小块饱经风霜的纺织品。大约118年前,这块未经漂白的“西部骄傲”细布——在俄亥俄州代顿市中心的莱克-库姆勒百货公司购买——是1903年莱特飞行者号的一部分,这是世界上第一架飞机。
首次飞行
在20世纪初,当时人们认为重于空气的飞行是不可能的,甚至是疯狂的,两位自学成才的兄弟威尔伯和奥维尔·莱特在他们在西代顿的自行车店后方发明了飞机。
“威尔伯首先写信给史密森尼学会,询问他们是否有关于飞行的任何信息,”莱特兄弟的曾侄孙斯蒂芬·莱特说。在接下来的几年里,兄弟俩制造了实验性滑翔机,并制造了一个风洞来进行升力和阻力测试。“有了风洞,”斯蒂芬·莱特说,“他们能够收集关于微小翼型设计的精确数据,这些翼型设计是他们自行车店里随处可见的废旧金属片。”
但螺旋桨设计可以说是兄弟俩最困难的任务。“他们得出的结论是,空气螺旋桨实际上只是一个旋转的机翼,”他们的机械师查理·泰勒回忆说,他为莱特飞行者号制造了定制发动机,“通过在风箱中进行实验,他们最终确定了他们想要的设计。”泰勒的故事出现在他在1948年12月25日出版的《科利尔》杂志上写的一篇文章中。
为了使他们的飞行器更具空气动力学性能,威尔伯和奥维尔·莱特用胜家缝纫机缝制了未经漂白的西部骄傲细布,并将其拉伸到飞机的机翼、方向舵和升降舵上。1903年12月17日,经过大约四年的胜利、挫折和艰苦的准备,莱特兄弟终于在北卡罗来纳州外滩的迎风海滩上,在基蒂霍克镇附近,完成了世界上第一次有动力、可控的重于空气的飞行。
从基蒂霍克到火星
一个多世纪后,“机智号”的团队成员看到了他们开创性任务与那次命运攸关的首次飞行之间的明显相似之处。
“莱特兄弟将他们的大部分精力投入到测试计划中,”喷气推进实验室的“机智号”首席工程师鲍勃·巴拉拉姆说。“就像制造飞机一样,“机智号”测试计划的挑战性与直升机本身的制造一样,甚至更甚。像莱特兄弟一样,我们不得不建造自己的风洞,只是我们使用了900多个电脑风扇。马特·基恩农,他是我们的查理·泰勒——制造莱特飞行者号发动机的机械师。马特手工绕制了每个电机的铜线。在显微镜下,每次绕线大约需要100个小时。”
但就像莱特兄弟一样,在“机智号”团队开始制造组件之前,它必须确定飞行是否可行,尤其是在火星上,那里的空气密度比地球上的空气密度低99%。“最初,测试直升机是手动驾驶的,”贝利说,“但是人类的反应时间不足以应对如此稀薄的环境。那时,我们开始研究无人驾驶飞行器,一种由计算机和指令驱动的直升机。”
两个工程模型成功地经受了广泛的空气动力学和环境测试,帮助“机智号”团队确定它确实可以构建一个自主系统,该系统不仅可以在稀薄的火星空气中导航,还可以在该星球寒冷、充满辐射的表面上生存。“从那里,我们制造了飞行模型,该模型也经过了广泛的测试,”贝利说。“这帮助我们达到了现在的水平。”
莱特精神
在“机智号”前往火星之前,喷气推进实验室官员联系了位于莱特兄弟国家博物馆所在地的代顿卡里隆历史公园,以获取原始的莱特飞行者号织物样本。“早在1940年代,奥维尔·莱特就制作了许多这样的样本,”卡里隆历史公园的馆长史蒂夫·卢赫特说。
但这并不是莱特飞行者号第一次搭便车进入太空。1969年7月,已故的尼尔·阿姆斯特朗在“阿波罗11号”任务期间携带了一块飞机碎片到月球。1998年,已故的约翰·格伦当时是美国参议员和前美国宇航局宇航员,乘坐航天飞机“发现号”飞行时也携带了一块莱特飞行者号织物样本。“发现号”还在2000年将另一块样本送上太空,作为STS-92任务的一部分,在国际空间站停留了一周。
“这是我希望能够与我的曾叔祖父交谈的又一次,”莱特兄弟的曾侄女阿曼达·莱特·莱恩说。“他们会感到震惊,如此高兴。想到118年来我们所取得的成就真是太了不起了——字面意义上的火星,到达火星。”
奥维尔·莱特于1948年1月30日去世,几乎比太空时代的开始早了十年,尽管他活着看到了已故飞行员查克·耶格尔突破音障。“我们正在开辟一个全新的维度,”贝利说。“任何追随者都将受益。有时你做一些事情只是为了证明你可以做到。我们正在展示我们可以做到这一点。我认为这足以推动我们进一步发展。”