无 人 直 升 机 ， 火 星 探 测 器 的 “ 小 伙 伴 ”

到 处 都 是 无 人 机 飞 啊 飞 。 到 了 2020 年 ， 登 陆 火 星 的 探 测 器 就 不 会 像 现 在 的 “ 好 奇 号 ” 那 么 孤 单 了 ， 因 为 它 们 也 许 会 带 上 一 架 无 人 直 升 机 作 伴 。 美 国 宇 航 局 （NASA） 喷 气 推 进 实 验 室 （JPL） 最 近 介 绍 称 ， 去 年 他 们 造 出 了 一 台 能 在 火 星 上 使 用 的 无 人 直 升 机 。 目 前 虽 然 还 只 是 原 型 机 ， 但 在 NASA 公 布 的 视 频 里 ， 它 已 经 能 在 模 拟 火 星 大 气 环 境 下 平 稳 地 起 飞 、 着 陆 了 。 火 星 的 大 气 浓 度 只 有 地 球 的 1%， 这 意 味 着 火 星 直 升 机 的 主 旋 翼 需 要 更 长 、 更 厚 、 转 得 更 快 才 能 获 得 所 需 的 升 力 。 为 了 托 起 这 个 在 地 球 上 只 有 1 千 克 的 直 升 机 ， 它 的 旋 翼 长 达 1.1 米 ， 转 速 也 达 到 了 每 分 钟 2400 转 ， 是 正 常 直 升 机 的 6 倍 之 多 。 再 加 上 火 星 上 的 重 力 只 有 地 球 的 3/8， 未 来 ， 这 架 无 人 直 升 机 在 火 星 上 应 该 能 飞 得 稳 稳 当 当 。 此 外 由 于 火 星 上 的 岩 石 环 境 错 综 复 杂 ， 普 通 的 着 陆 ， 一 次 就 足 够 让 人 心 惊 胆 战 了 。 可 按 设 计 要 求 ， 这 架 直 升 机 每 天 都 需 要 在 火 星 上 起 飞 、 着 落 。 为 此 ，JPL 实 验 室 为 直 升 机 加 装 了 细 长 而 有 弹 性 的 “ 腿 ”， 让 这 架 直 升 机 能 轻 易 地 在 模 拟 实 验 室 里 站 稳 。 火 星 无 人 直 升 机 3D 概 念 图 ， 来 源 ：NASA 为 了 减 少 所 需 的 升 力 ， 这 架 火 星 直 升 机 上 的 仪 器 也 是 能 简 就 简 。 旋 翼 顶 端 配 备 了 太 阳 能 电 板 作 为 能 源 ， 下 方 则 携 带 了 140mm 高 分 辨 率 摄 像 头 ， 同 时 还 具 有 自 主 飞 行 能 力 ， 而 所 有 这 系 统 加 起 来 仅 有 1 千 克 重 。 JPL 实 验 室 的 移 动 和 自 动 系 统 负 责 人 Richard Volpe 在 论 文 《2014 Robotics Activities at JPL》 中 介 绍 ， 这 架 直 升 机 会 被 用 来 给 探 测 器 “ 探 路 ”。 尽 管 它 每 天 充 满 电 只 能 行 动 3 分 钟 左 右 ， 但 需 要 飞 到 100 米 高 空 ， 探 测 600 米 见 方 区 域 的 地 形 地 貌 ， 再 用 摄 像 头 传 回 图 像 ， 让 地 面 人 员 来 判 定 火 星 探 测 器 的 行 动 路 线 。 根 据 Volpe 主 任 的 说 法 ， 这 件 事 让 直 升 机 来 做 称 得 上 得 天 独 厚 ， 因 为 它 能 拍 到 比 轨 道 卫 星 清 晰 10 倍 的 图 像 ， 又 能 比 地 面 探 测 器 “ 看 ” 到 更 远 的 地 方 。 放 个 飞 行 器 在 火 星 的 大 气 层 里 飞 ， 这 个 想 法 由 来 已 久 。2013 年 8 月 ，NASA 的 先 进 概 念 研 究 团 队 公 开 了 一 款 模 拟 昆 虫 飞 行 的 “ 昆 虫 机 ”。 尽 管 还 只 是 一 个 概 念 ， 但 佐 治 亚 理 工 学 院 网 站 称 ， 这 一 设 计 已 取 得 专 利 。 俄 亥 俄 航 天 学 院 的 Anthony Colozza 透 露 ， 这 架 设 想 中 的 “ 昆 虫 机 ” 将 利 用 先 进 的 循 环 控 制 系 统 来 提 供 比 传 统 设 计 更 加 持 续 有 力 的 升 力 。 设 计 图 中 火 星 探 测 器 释 放 “ 昆 虫 机 ” 在 佐 治 亚 理 工 公 布 的 概 念 视 频 里 ， 这 架 “ 昆 虫 机 ” 就 “ 寄 生 ” 在 火 星 探 测 器 上 ， 当 探 测 器 行 动 时 ， 便 释 放 出 “ 昆 虫 机 ” 来 执 行 任 务 。“ 昆 虫 机 ” 不 仅 能 飞 ， 还 能 在 火 星 表 面 着 陆 ， 对 某 一 块 岩 石 细 致 研 究 ， 向 地 面 传 回 图 像 。 除 了 “ 昆 虫 机 ”，NASA 还 设 想 过 用 气 球 在 火 星 的 大 气 层 里 飞 行 、 探 测 目 标 。 相 比 于 这 些 概 念 ， 如 今 已 完 成 原 型 机 实 验 的 火 星 无 人 直 升 机 ， 似 乎 距 现 实 更 近 一 些 。 题 图 来 自 ： NASA