聽起來不像是個(gè)大事件，但它確實(shí)是。

本文最初發(fā)表于《對(duì)話》網(wǎng)站，后被轉(zhuǎn)載于Space.com網(wǎng)站的專家之聲欄目：專欄與見解。

Gail Iles，皇家墨爾本理工學(xué)院資深物理學(xué)講師

昨天澳大利亞東部標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間晚上9點(diǎn)，機(jī)智號(hào)火星直升機(jī)——于二月隨毅力號(hào)探測器著陸火星——從火星表面拔地而起。更值得注意的的是，它在火星地表上空3米距離懸停了大約30秒，并重新降落回地面。

聽起來不像是個(gè)大事件，但它確實(shí)是。機(jī)智號(hào)本次飛行是在其行星上的首次自主動(dòng)力飛行。它創(chuàng)造了人類太空探測史上的一個(gè)里程碑。

在阿波羅11號(hào)太空船那次舉世矚目的登月任務(wù)中，簡單地再發(fā)射使得它只能擺脫月球引力回到地球。無論如何，在一個(gè)沒有大氣的世界中維持飛行狀態(tài)是件異同尋常的工作。

機(jī)智號(hào)直升機(jī)耗費(fèi)了6年時(shí)間創(chuàng)造了歷史。一旦我們弄清楚了這項(xiàng)工作的實(shí)際需求有多復(fù)雜，我們才能理解為什么耗時(shí)如此之久。

為何在火星本土飛行是項(xiàng)巨大成就

遙控一架直升機(jī)在其他行星世界飛行有幾項(xiàng)技術(shù)上的挑戰(zhàn)。第一點(diǎn)也是最重要的一點(diǎn)，直升機(jī)需要空氣才能飛行。

直升機(jī)翼片及轉(zhuǎn)軸必須旋轉(zhuǎn)的足夠快才能產(chǎn)生“升力”。但是升力只能在某種空氣存在的情況下才能產(chǎn)生。盡管火星確實(shí)有大氣層，但它比起地球來實(shí)在是太稀薄了——事實(shí)上大約比地球稀薄100倍。

在火星大氣中飛行的機(jī)智號(hào)因此等同于一架在地球海拔10萬英尺高度飛行的直升機(jī)。作為參考，商業(yè)飛機(jī)一般在地球海拔3萬至4萬英尺高度飛行，直升機(jī)在地球上所達(dá)到的飛行高度上限為4萬2千英尺。

在地球上測試機(jī)智號(hào)時(shí)用到了一個(gè)加壓室，抽空大量空氣以模擬火星大氣。

接下來需要考慮火星引力，大約相當(dāng)于地球引力的三分之一。這倒確實(shí)給了我們一些優(yōu)勢。如果火星大氣與地球大氣一樣稠密，引力的減少就意味著讓機(jī)智號(hào)飛起來僅需比現(xiàn)實(shí)中需要更少的動(dòng)力。

但是盡管火星重力提供了些許優(yōu)勢，這種優(yōu)勢仍然被稀薄的大氣造成的劣勢抵消掉了。

機(jī)智號(hào)創(chuàng)造了地球外的第一次飛行嘗試并大獲成功。這次成功如此重要的原因綜上所述，主要是此次任務(wù)實(shí)在是非常、非常的困難。

先進(jìn)的制造工藝

機(jī)智號(hào)有兩種主要途徑來克服火星大氣方面的障礙。第一種，為了產(chǎn)生升力，兩個(gè)轉(zhuǎn)軸（碳纖維制造）不得不比地球上任何直升機(jī)轉(zhuǎn)得更快得多。

在地球上，大多數(shù)直升機(jī)和無人機(jī)的轉(zhuǎn)軸以大約每分鐘400至500轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。而機(jī)智號(hào)的轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)速度為大約每分鐘2400轉(zhuǎn)。

它還有著獨(dú)特的機(jī)身-翼展比。比起機(jī)智號(hào)機(jī)身大概一個(gè)紙巾盒大小的尺寸，其旋翼從一端到另一端的長度足有1.2米。

甚至只是將起飛信號(hào)發(fā)射出去也需要一系列的高科技支持。盡管無線電信號(hào)從地球傳輸?shù)交鹦侵恍枰獛追昼?，但仍需?shù)小時(shí)的延遲才能到達(dá)直升機(jī)。

當(dāng)你考慮到那些控制信號(hào)必須走完以下這些行程就很好理解了：先是從地球上的一臺(tái)計(jì)算機(jī)到一顆人造衛(wèi)星接收天線，然后到達(dá)火星軌道上的勘測衛(wèi)星，再到達(dá)毅力號(hào)火星車，最后到達(dá)機(jī)智號(hào)直升機(jī)。

火星上的遠(yuǎn)程控制飛行

機(jī)智號(hào)是一臺(tái)所謂的“技術(shù)驗(yàn)證機(jī)”。簡單來說，它唯一的目的就是用來驗(yàn)證它可以完成一系列的單一任務(wù)。未來幾周，直升機(jī)會(huì)進(jìn)行三到四次額外的飛行任務(wù)，其中風(fēng)險(xiǎn)最大的項(xiàng)目也只是起飛并且飛至離毅力號(hào)300米遠(yuǎn)的地方。

飛行中獲取的數(shù)據(jù)將被分析并作為將來設(shè)計(jì)更復(fù)雜的飛行器的關(guān)鍵依據(jù)。一旦這項(xiàng)技術(shù)得到應(yīng)用，將來會(huì)產(chǎn)生巨大潛力。

火星上的無人機(jī)和直升機(jī)可以作為偵察兵的角色，用來為漫游車檢查并確定前方地形作為目的地而言是否安全。這種飛行器還可以協(xié)助搜索火星表面是否存在液態(tài)水及生命跡象。

2035年，人類有望首次踏足火星。屆時(shí)這些宇航員員很有可能在當(dāng)?shù)亟邮軐?shí)時(shí)操作飛行器的訓(xùn)練，并對(duì)地面進(jìn)行測量，以發(fā)現(xiàn)可能傷害人體、損壞宇航服、飛行器或漫游者的障礙物和危險(xiǎn)地形。

致敬過去，展望未來

作為對(duì)地球上人類第一次自主飛行事件的致敬，NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家們?cè)诨鹦侵鄙龣C(jī)上加裝了一個(gè)具歷史意義的工藝品。在機(jī)智號(hào)的一塊太陽能面板下的電線上，綁上了一小塊來自于1903年萊特兄弟飛行器的機(jī)翼布料。

這是地球飛行器進(jìn)入太空飛行史上的第二塊紀(jì)念物，另一塊類似的布料碎片在阿波羅任務(wù)中被帶到了月球。

后續(xù)任務(wù)已在進(jìn)行中以便將主動(dòng)飛行的疆域推廣至其他外星球。尤其值得注意的是，蜻蜓直升機(jī)已計(jì)劃于2034年抵達(dá)土星的衛(wèi)星——泰坦的表面，并翱翔于其上空。

也許今后我們?cè)谝粋€(gè)接一個(gè)地持續(xù)探索其他地外行星世界時(shí)，也都可以帶上一片地球上的紀(jì)念物作為歷史的見證。

“對(duì)于萊特兄弟的壯舉，我們已經(jīng)談?wù)摰膲蚓玫牧恕，F(xiàn)在也是如此?！?MiMi Aung，火星直升機(jī)項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人，在機(jī)智號(hào)成功進(jìn)行測試飛行的新聞發(fā)布后，專門抽時(shí)間對(duì)NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)致謝時(shí)說道。

BY：Gail Iles?

FY：Astronomical volunteer team

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