NASA 實現了在另一個世界上的首次動力飛行。“獨創號”是該機構“毅力號”任務的一部分機器人旋翼飛行器，於 4 月 19 日從火星表面升空，進行了 40 秒的飛行，這是行星際航空領域的一個里程碑。
“我們現在可以說，人類已經在另一個星球上放飛了旋翼飛行器，”位於加利福尼亞州帕薩迪納市的噴氣推進實驗室 (JPL) 的專案首席工程師米米·昂說。
“獨創號”的短暫試飛相當於 1903 年萊特兄弟在北卡羅來納州小鷹鎮的沿海沙丘上駕駛飛機。為了致敬，這架直升機攜帶了一小塊郵票大小的萊特兄弟飛機上的細布。“每個世界都只有一次首次飛行，”昂說。
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此次飛行是在推遲一週後進行的，因為軟體問題阻止了直升機在原計劃於 4 月 11 日進行的飛行嘗試前兩天進入飛航模式。 今天，美國太平洋時間凌晨 12:34，“獨創號”成功地以每分鐘超過 2,400 轉的速度旋轉其反向旋轉的碳纖維葉片，使其獲得上升到空中 3 米所需的升力。 這架價值 8500 萬美元的無人機在那裡盤旋，然後在一次計劃好的機動中，轉了 90 度，安全降回火星表面。“這僅僅是第一次偉大的飛行，”昂說。
未來幾周內，計劃再進行四次飛行，每次飛行時間長達 90 秒。 在這些飛行中，“獨創號”可能會上升到地面以上 5 米，並從起飛點飛行最遠 300 米。 每次後續飛行都將推動“獨創號”的能力，以瞭解無人機在火星稀薄大氣層中的表現如何，火星大氣層只有地球大氣層密度的 1%。
太空機構以前曾向其他行星傳送過漂流飛行器；例如，蘇聯的“金星 1 號”和“金星 2 號”任務於 1985 年向金星大氣層傳送了氣球。但“獨創號”的飛行是首次在另一個星球上進行的受控飛行。
它的目的是測試直升機是否可以用於探索其他世界。 當它飛越地形時，它將拍攝下方表面的黑白影像，以及朝向地平線的彩色影像。 未來的直升機可以幫助漫遊車，甚至宇航員在地面上行進，方法是偵察前方有趣的區域，並中繼景觀樣貌的影像。
馬里蘭大學帕克分校的航空航天工程師安努哈夫·達塔說，大型旋翼飛行器還可以進入漫遊車無法在地面上滾動到達的區域，他數十年來一直致力於火星直升機概念。“如果我們認真對待人類火星任務，我們就應該認真對待派遣大型直升機來真正探索那裡等待著什麼，”他說。“我們想要探索的最有趣的地方不是平坦的土地，而是山坡上、懸崖上、隕石坑下和洞穴中。” 直升機上的攝像頭和其他儀器可以捕捉有關這些地方的資訊。
NASA 正在建造一架汽車大小的八旋翼飛行器，名為“蜻蜓”，計劃將其送往土星的衛星泰坦星。 這架直升機計劃於 2027 年發射，將探索泰坦星的大氣層，泰坦星的大氣層密度是地球的四倍，並且富含原始有機化合物。 這與“獨創號”在火星上經歷的環境截然不同。 但是，從“獨創號”獲得的早期飛行經驗將為“蜻蜓”的設計提供資訊。“我們期待從‘獨創號’團隊在地球外天空飛行的經驗中學習，”位於馬里蘭州勞雷爾市的約翰·霍普金斯大學應用物理實驗室的行星科學家伊麗莎白·特特爾說，她是“蜻蜓”的首席研究員。
“獨創號”於二月份抵達火星的耶澤羅隕石坑，它被安置在“毅力號”漫遊車的腹部下方。 從著陸點出發，“毅力號”行駛到一個相對平坦且沒有岩石的隕石坑“機場”，並將“獨創號”放置在那裡。 然後，漫遊車滾動到 65 米外的一個小山丘上，這是一個有利位置，它從那裡觀看並錄製了“獨創號”的起飛和飛行過程。
昂說，設計“獨創號”的最大挑戰是使其足夠小且輕便，以便在“毅力號”的腹部下方攜帶，同時仍具有飛行能力。 這架直升機的最終重量僅為 1.8 公斤。 工程師們在 JPL 的一個特殊艙室中對其進行了地球測試，該艙室幾乎抽空了所有空氣，以模擬稀薄的火星大氣層。
與地球上類似尺寸的直升機相比，“獨創號”具有更大的葉片，旋轉速度更快，以便將其提升到稀薄的火星空氣中。 達塔說，他將焦急地等待關於直升機懸停需要多少功率的資訊；這些知識將有助於工程師更好地瞭解火星上的空氣動力學。
NASA 戈達德太空飛行中心（位於馬里蘭州格林貝爾特）的另一位研究員威廉·法雷爾希望“獨創號”能夠幫助科學家更好地瞭解火星大氣層的電特性。 為此，它需要在火星的黃昏時分飛行——或至少旋轉其葉片。 法雷爾和他的同事最近計算出，移動的直升機葉片可能會透過與周圍空氣中的灰塵接觸而帶電，就像地球上的直升機葉片在沙塵暴中會積聚電荷一樣。 這可能會在葉片周圍產生微弱的藍紫色光暈，在黃昏的昏暗光線下最容易看到。 法雷爾已詢問“獨創號”團隊是否可以在某個時候在黃昏時分旋轉葉片——如果發生這種情況，他將密切關注。
火星稀薄的大氣層意味著那裡的風力不是特別強勁。 “獨創號”在飛行時可以承受略高於每秒 10 米的風速，而在地面靜止時可以承受更強的風速。 它由太陽能電池板供電，以在寒冷的火星夜晚保持溫暖，那時耶澤羅隕石坑的溫度可能會降至零下 90 攝氏度。
“獨創號”的設計壽命只有 30 個火星日，到 5 月 4 日結束。 在那之後，即使直升機仍然可以正常工作，它也將完成其任務，團隊科學家將把注意力轉回運送它到火星的漫遊車上。“獨創號”將永久停留在耶澤羅隕石坑中，而“毅力號”將繼續執行其收集岩石樣本以最終返回地球的主要任務。
本文經許可轉載，並於 2021 年 4 月 19 日首次釋出。