说起火星直升机,很多人第一反应是"机智号"。那架小飞机原本只打算飞5次,结果在杰泽罗陨石坑硬是飞了70多次,最后因为旋翼损坏才停下。现在NASA打算把这件事做得更大——不是一架,而是三架。
这三架直升机属于一个叫"SkyFall"的任务。它们不会自己单独飞往火星,而是搭一趟顺风车:由NASA的Space Reactor-1 Freedom飞船运送。这艘飞船计划2028年发射,按素材里的说法,它是第一艘以裂变核动力驱动的行星际飞船,任务之一就是把装有三架直升机的SkyFall进入舱送到火星。
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到达火星后,进入舱会在火星大气层中释放这三架飞行器。释放高度大约是1000米(约3300英尺)以下,三架直升机各自独立着陆。这个安排有个讲究:飞船的轨道会把它们送到火星北半球,时间选在火星的春季,目的是避开沙尘暴。
为什么一次要放三架
一架和两架的区别,不只是数量。SkyFall任务的目标,是开展既服务于科学、也为未来人类探索火星做准备的相关调查。按照设计,这些直升机预计会飞出着陆椭圆区,前往更广阔探索区内的目标区域。
但具体飞哪条路线、去哪些区域,目前还没有完全定下来。NASA的火星探索计划和喷气推进实验室(JPL)的SkyFall项目会一起挑选这些"为什么飞、飞去哪里"的路径。
关于着陆点的第一次研讨会,计划在明年初举行,讨论SkyFall任务的潜在着陆点和附近有高科学价值的探索区。当然,火星上的选址从来不是想选哪就选哪,还得满足项目和航天器设计带来的工程约束。
由于SkyFall任务的开发节奏很快,决策也会是快节奏的,但方向是让这项工作的科学价值最大化。火星研究人员要拿出的,是一份排好序的潜在着陆点清单,供SkyFall项目和科学界在2027年底第二次研讨会之前做更详细的研究。
一次能飞多远
JPL的SkyFall项目科学家Matthew Golombek向Space.com介绍了这些直升机的飞行能力。他说,直升机每隔一个火星日可以飞1到2公里,因此累计飞行穿越200到300公里(约125英里到185英里出头)是可能的。
寿命方面,Golombek说这些直升机设计寿命为6个月,目标是达到1个地球年,每架都能每隔一个火星日飞一次,所以预计会有多次飞行。
他还提到,毅力号火星车释放机智号旋翼机的成功,带来了大量经验教训,也为SkyFall这批飞行器带来了一些工程上的补充设计。
三架长得一样,带的东西也一样
Golombek说,虽然这些直升机比机智号略大,但设计上以完全相同的方式运行,所以机智号运行中的所有经验都直接适用。
三架直升机的标称载荷完全相同,包括5台仪器,外加工程导航相机。这些仪器要调查火星的地下结构、地表地形的地貌和地质,还要观测大气的气象和辐射环境。
虽然没有专门用来直接测量风的硬件,但直升机本身可以充当现场风速传感器,甚至可以切换到一种"气球模式",让直升机在背景风中漂移。
每架都带一台探地雷达
每架低空飞行的直升机都配备了一台探地雷达(GPR)仪器,可以探测近地表的分层结构,深度是轨道雷达观测不到的。
这些分层可能由岩石物质、埋藏的冰,或者两者的组合构成。探测近地表冰,既有科学上的意义,也能为未来的人类火星远征提供支持。
按照素材里的说法,地下冰不仅保存了过去火星气候的记录,还是一种"高优先级环境",可能曾经是过去火星生命的栖息地,也可能至今仍有火星生命存在。
谁来造,怎么放
位于弗吉尼亚州阿灵顿的AeroVironment公司与JPL合作,去年8月被选中共同设计、共同制造SkyFall直升机。这家公司也是NASA机智号火星直升机的共同开发者之一,机智号在杰泽罗陨石坑完成了那72次飞行。
AeroVironment旗下先进研发组织MacCready Works的负责人Jeff Rodrian说:"现在有了SkyFall,我们把AV大批量无人系统的思维带进行星探索,证明火星直升机可以作为一种可重复的产品线来建造,而不是一次性交付。"
部署这三架飞行器时,会用到一种特殊的"SkyFall机动"。它们会直接从运载飞船释放到火星大气中,在那里分离、展开、下降,并依靠自身动力着陆。
从机智号的"飞5次结果飞了70多次",到SkyFall的"三架一起上、目标飞200到300公里",这条路线看起来是把一次意外成功,变成了一套可以复制的方案。至于它们最终会落在哪里、能带回什么,还得等明年初的着陆点研讨会和2027年底的第二次研讨会给出答案。
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