美国宇航局“机智号”火星直升机在红色星球完成为期3年的任务

美国宇航局富有创新精神的火星直升机及其卓越的72次飞行,为行星探索提供了新的视野

This view of NASA's Ingenuity Mars Helicopter was generated using data collected by the Mastcam-Z instrument aboard the agency's Perseverance Mars rover on Aug. 2, 2023, the 871st Martian day, or sol, of the mission

美国宇航局的“毅力号”探测器于2023年8月2日检查“机智号”。

在红色火星天空翱翔近三年后,美国宇航局的“机智号”直升机永久停飞。

该机构于2020年7月发射了这架四磅重的小型直升机,“机智号”搭乘美国宇航局“毅力号”探测器的腹部前往火星。这架纸巾盒大小的飞行器于2021年4月完成了首次飞行。作为为期一个月的技术演示而启动,这架直升机旨在进行区区五次跳跃,以证明动力飞行在红色星球上是可行的。

然而,“机智号”坚持了近1000个火星日,成为汽车大小的“毅力号”的长期侦察兵,为行星科学家提供了他们想要探索的地形鸟瞰图。在这个过程中,这架小型飞机激发了科学家、工程师和太空爱好者的新未来想象,在这个未来中,直升机将定期飞上红色星球及更远的天空。


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美国宇航局行星科学部主任洛里·格莱兹在1月25日的新闻发布会上说:“毫不夸张地说,它已经超越了预期。” “‘机智号’绝对打破了我们对探索的认知,引入了空中机动性的新维度。”

美国宇航局在有证据表明“机智号”在1月18日最近一次也是第72次飞行中着陆时至少有一个旋翼叶片受损后,结束了这项任务。那次飞行被设计为一次短暂的垂直飞行,以测试“机智号”在上次飞行意外提前结束后系统的状况。但在这次小型测试跳跃中,通信过早中断,预示着出现了问题。

在2024年1月18日的第72次飞行后,美国宇航局的“机智号”火星直升机拍摄了这张彩色图像,显示了粗糙着陆期间损坏的旋翼叶片的阴影。图片来源:NASA/JPL-Caltech

直升机的操控人员于1月20日重新建立了与这架小型直升机的通信,他们曾希望让“机智号”再次飞行。但是,在最后一次飞行后拍摄的一张图像显示,一个受损旋翼尖端的阴影——可能失去了四分之一的长度——投射在红色的火星沙地上。损坏情况表明旋翼在下降过程中撞击了地面。

美国宇航局喷气推进实验室的“机智号”项目经理泰迪·赞内托斯在新闻发布会上说:“对于直升机来说,旋翼叶片撞击通常就意味着结束。” 赞内托斯说,最近飞行的地形看起来特别平坦且难以导航,这可能引发了导致飞机坠毁的两次错误着陆;他还指出,工程师们认为其他一些或所有叶片也受到了损坏。

尽管如此,任务还没有完全结束。美国宇航局仍然需要进行最终测试并下载仍然留在直升机上的数据。目前,“毅力号”离“机智号”太远,无法看到它,尽管赞内托斯表示,探测器可能会靠近到足以获得一些低质量的照片。

考虑到“机智号”发射时,没有人能保证它是否能够飞行,这项任务的持久性尤其引人注目。火星大气层的密度仅为地球大气层的1%,因此火星直升机的旋翼没有足够的空气来产生升力。为了弥补这一点,“机智号”的旋翼转速极快——在正常条件下为每分钟2400转,当季节变化使大气层变得更稀薄时,转速甚至更快。

但是,“机智号”以出色的表现进入了飞行例程。在直升机顺利完成预定的五次飞行后,美国宇航局决定让这架飞机尽可能长时间地飞行。总而言之,这架直升机飞行了两个多小时,覆盖了10.5英里的火星地面,在旋翼故障前达到了近80英尺的峰值高度。

尽管“机智号”将永远不会再次飞行,但美国宇航局的工程师已经在建造它的后继者,包括测试接近超音速的下一代旋翼叶片,模拟行星际空间的条件。特别是,“机智号”的巨大成功激励了美国宇航局将一对更先进的直升机纳入其陷入困境的火星样本返回任务的设计中。在那次任务中,直升机可以收集“毅力号”目前正在储存的火星岩石样本——尽管由于预算和时间表方面的担忧,该任务的未来尚不明朗。

但美国宇航局并没有将自己局限于直升机,也没有局限于红色星球。它还在努力建造一架四轴飞行器无人机,以飞越土星最大的卫星泰坦的寒冷天空。“蜻蜓号”任务目前计划于2028年中发射,它将跳跃穿过泰坦的奇特而类似地球的表面,那里覆盖着碳氢化合物沙丘和充满甲烷和乙烷的湖泊和河流。

由于“机智号”数十次的飞行,未来的这些飞机将从对行星际空中任务如何运作的更好理解中获得信息。

赞内托斯说:“每一次飞行都为我们提供了宝贵的数据宝藏。” “‘机智号’是基于理论的。我们现在有了事实,未来的飞机设计将依赖于我们收集的所有数据。”

梅根·巴特尔斯 是一位驻纽约市的科学记者。她于2023年加入《大众科学》,现在是那里的高级新闻记者。此前,她曾在Space.com担任作家和编辑超过四年,并在《新闻周刊》担任科学记者近一年,专注于太空和地球科学。她的作品也曾出现在《奥杜邦》、《鹦鹉螺》、《天文学》《史密森尼》等出版物上。她毕业于乔治城大学,并在纽约大学的科学、健康和环境报道项目获得了新闻学硕士学位。

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