人類第一架直升機有望在火星上飛行

科技領航人 2020-07-29 檢舉

我們對“毅力號”火星探測器即將發射升空感到興奮不已,但美國宇航局的新探測器不會獨自踏上征程。在它的腹部下面藏著一架名為Ingenuity的小型直升機,它有望成為第一架在外星世界上飛行的飛機。

人類第一架直升機有望在火星上飛行

“毅力號”計劃于7月30日星期四美國東部時間上午7:50(美國時間上午4:50)發布。美國航天局火星2020號火星車和直升機預計將于2021年2月在杰羅隕石坑著陸,幾個月后將進行Ingenuity部署。天哪,這將是第一架在另一個星球上嘗試控制飛行的人造飛機。

這個小小的,裸骨的飛行器被美國宇航局稱為技術演示者。航天局希望對這一概念進行測試,并利用這些經驗來開發更具雄心的項目。之前的技術演示包括1997年的火星探路者探測器和2018年的火星“納米衛星”,它們是最小型的能夠快速掠過行星的機器。

人類第一架直升機有望在火星上飛行

項目工程師在2018年AIAA大氣飛行力學大會上發表的大綱中描述了旋翼機概念的增強版本:

它們可以以受控的方式進入和降落在指定的目標上,并可用于運載或取回小的有效載荷。直升機可以通過快速探測安全的穿越路線或對可能的科學目標進行偵察來增強漫游者的任務,并且作為獨立系統,可以用于探測火星車可能無法到達的區域。火星直升機也可被視為樣本返回體系結構的一部分,可用于及時將小型科學樣本帶回火星升空飛行器返回地球。

然而,在我們進入這一階段之前,美國宇航局將不得不評估Ingenuity在火星上的表現。在30天的時間里,直升機將進行多達5次的飛行測試,所有測試的持續時間都不會超過90秒。美國航天局稱,在每一次飛行中,Ingenuity將上升到距地面3至10米的任何地方,并在每次飛行中穿越300米。機器人直升機將能夠自主飛行,著陸后將堅持不懈地進行通信。

人類第一架直升機有望在火星上飛行

由于機身大小和壘球差不多,Ingenuity的重量只有1.8公斤。它的兩個旋轉葉片,旋轉方向相反,有1.2米長。它有一個太陽能電池板和一個太陽能電池板。

當“毅力”號將直升機部署到火星表面時,任務的關鍵階段將發生。為了將直升機從火星車腹部移動到地面,美國宇航局開發了火星直升機運載系統,正如航天局解釋的那樣:

在這次任務的第60個火星日(sol)左右,“毅力”號將放下火星直升機運載系統的石墨復合碎片防護罩,在著陸時保護直升機。然后它將駛入所選機場的中心。大約六天后,當直升機和火星車小組對一切感到滿意后,他們將命令火星直升機運載系統完成任務。

展開過程從釋放一個鎖止機構開始,該機構使直升機保持在原位。然后,一個斷索火工裝置點火,使一個彈簧臂,以保持直升機開始旋轉的Ingenuity離開其水平位置。在此過程中,一個小型電動機將拉動直升機臂直到鎖定,使直升機機身完全垂直,并展開兩個彈簧加載的著陸腿。另一個火工裝置點火,釋放了其他的腿。

人類第一架直升機有望在火星上飛行

在這一點之后,直升機最終將被釋放,此時,直升機離地面只有13里面高。考慮到火星的引力比地球弱,直升機落在地面不會對直升機造成傷害。大約一周后,假設一切都很好,Ingenuity將進行首次試飛。

從技術上講,這架直升機已經記錄了75分鐘的飛行時間,或者更準確地說,在2014年至2019年間,美國宇航局(NASA)測試期間,一架直升機模型在地球上記錄了這段飛行時間。很明顯,火星和地球的環境非常不同,這就要求航天局在實驗中發揮創造性。

例如,火星的大氣層比地球薄100倍,因此沒有足夠的空氣來提供急需的升力。為了飛行,Ingenuity將以2400轉/分的速度旋轉旋翼,這比傳統直升機上的旋翼要快得多。

來源:www.toutiao.com

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