NASA 实现了在另一个世界上的首次动力飞行。“独创号”是该机构“毅力号”任务的一部分机器人旋翼飞行器，于 4 月 19 日从火星表面升空，进行了 40 秒的飞行，这是行星际航空领域的一个里程碑。
“我们现在可以说，人类已经在另一个星球上放飞了旋翼飞行器，”位于加利福尼亚州帕萨迪纳市的喷气推进实验室 (JPL) 的项目首席工程师米米·昂说。
“独创号”的短暂试飞相当于 1903 年莱特兄弟在北卡罗来纳州小鹰镇的沿海沙丘上驾驶飞机。为了致敬，这架直升机携带了一小块邮票大小的莱特兄弟飞机上的细布。“每个世界都只有一次首次飞行，”昂说。
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此次飞行是在推迟一周后进行的，因为软件问题阻止了直升机在原计划于 4 月 11 日进行的飞行尝试前两天进入飞行模式。 今天，美国太平洋时间凌晨 12:34，“独创号”成功地以每分钟超过 2,400 转的速度旋转其反向旋转的碳纤维叶片，使其获得上升到空中 3 米所需的升力。 这架价值 8500 万美元的无人机在那里盘旋，然后在一次计划好的机动中，转了 90 度，安全降回火星表面。“这仅仅是第一次伟大的飞行，”昂说。
未来几周内，计划再进行四次飞行，每次飞行时间长达 90 秒。 在这些飞行中，“独创号”可能会上升到地面以上 5 米，并从起飞点飞行最远 300 米。 每次后续飞行都将推动“独创号”的能力，以了解无人机在火星稀薄大气层中的表现如何，火星大气层只有地球大气层密度的 1%。
太空机构以前曾向其他行星发送过漂流飞行器；例如，苏联的“金星 1 号”和“金星 2 号”任务于 1985 年向金星大气层发送了气球。但“独创号”的飞行是首次在另一个星球上进行的受控飞行。
它的目的是测试直升机是否可以用于探索其他世界。 当它飞越地形时，它将拍摄下方表面的黑白图像，以及朝向地平线的彩色图像。 未来的直升机可以帮助漫游车，甚至宇航员在地面上行进，方法是侦察前方有趣的区域，并中继景观样貌的图像。
马里兰大学帕克分校的航空航天工程师安努哈夫·达塔说，大型旋翼飞行器还可以进入漫游车无法在地面上滚动到达的区域，他数十年来一直致力于火星直升机概念。“如果我们认真对待人类火星任务，我们就应该认真对待派遣大型直升机来真正探索那里等待着什么，”他说。“我们想要探索的最有趣的地方不是平坦的土地，而是山坡上、悬崖上、陨石坑下和洞穴中。” 直升机上的摄像头和其他仪器可以捕捉有关这些地方的信息。
NASA 正在建造一架汽车大小的八旋翼飞行器，名为“蜻蜓”，计划将其送往土星的卫星泰坦星。 这架直升机计划于 2027 年发射，将探索泰坦星的大气层，泰坦星的大气层密度是地球的四倍，并且富含原始有机化合物。 这与“独创号”在火星上经历的环境截然不同。 但是，从“独创号”获得的早期飞行经验将为“蜻蜓”的设计提供信息。“我们期待从‘独创号’团队在地球外天空飞行的经验中学习，”位于马里兰州劳雷尔市的约翰·霍普金斯大学应用物理实验室的行星科学家伊丽莎白·特特尔说，她是“蜻蜓”的首席研究员。
“独创号”于二月份抵达火星的耶泽罗陨石坑，它被安置在“毅力号”漫游车的腹部下方。 从着陆点出发，“毅力号”行驶到一个相对平坦且没有岩石的陨石坑“机场”，并将“独创号”放置在那里。 然后，漫游车滚动到 65 米外的一个小山丘上，这是一个有利位置，它从那里观看并录制了“独创号”的起飞和飞行过程。
昂说，设计“独创号”的最大挑战是使其足够小且轻便，以便在“毅力号”的腹部下方携带，同时仍具有飞行能力。 这架直升机的最终重量仅为 1.8 公斤。 工程师们在 JPL 的一个特殊舱室中对其进行了地球测试，该舱室几乎抽空了所有空气，以模拟稀薄的火星大气层。
与地球上类似尺寸的直升机相比，“独创号”具有更大的叶片，旋转速度更快，以便将其提升到稀薄的火星空气中。 达塔说，他将焦急地等待关于直升机悬停需要多少功率的信息；这些知识将有助于工程师更好地了解火星上的空气动力学。
NASA 戈达德太空飞行中心（位于马里兰州格林贝尔特）的另一位研究员威廉·法雷尔希望“独创号”能够帮助科学家更好地了解火星大气层的电特性。 为此，它需要在火星的黄昏时分飞行——或至少旋转其叶片。 法雷尔和他的同事最近计算出，移动的直升机叶片可能会通过与周围空气中的灰尘接触而带电，就像地球上的直升机叶片在沙尘暴中会积聚电荷一样。 这可能会在叶片周围产生微弱的蓝紫色光晕，在黄昏的昏暗光线下最容易看到。 法雷尔已询问“独创号”团队是否可以在某个时候在黄昏时分旋转叶片——如果发生这种情况，他将密切关注。
火星稀薄的大气层意味着那里的风力不是特别强劲。 “独创号”在飞行时可以承受略高于每秒 10 米的风速，而在地面静止时可以承受更强的风速。 它由太阳能电池板供电，以在寒冷的火星夜晚保持温暖，那时耶泽罗陨石坑的温度可能会降至零下 90 摄氏度。
“独创号”的设计寿命只有 30 个火星日，到 5 月 4 日结束。 在那之后，即使直升机仍然可以正常工作，它也将完成其任务，团队科学家将把注意力转回运送它到火星的漫游车上。“独创号”将永久停留在耶泽罗陨石坑中，而“毅力号”将继续执行其收集岩石样本以最终返回地球的主要任务。
本文经许可转载，并于 2021 年 4 月 19 日首次发布。