毅力号“生下”了火星直升机 首飞推迟至11日 难度也许没想象的大

4月的第一个周末,尽管大家都还沉浸在节日中,美国宇航局JPL实验室的“火星小队”却捷报频传。在过去的两天内,毅力号火星车像“下蛋”一样缓缓地将“机智号”火星直升机放置到一块平坦的地面上,而自己却快速驶离直升机的视野,以免挡住给直升机供电的阳光,就像一周前我们报道的“火星直升机细节全公开”的内容一样。

火星车远离直升机而去Credit:NASA/JPL

通过动图我们可以清晰看到,着陆后的毅力号火星车下腹部原本有一个凸起的保护罩,就像十月怀胎一样,而保护罩下面就是暗藏玄机的机智号火星车。JPL的工作人员大约花费了一周的时间去部署这一切,首先是抛掉保护罩,然后毅力号迅速驶离原地,以免“生产”时被保护罩挡住;最初火星直升机是平躺在火星车下腹部的,因此先得将外向的两条腿伸直,然后再缓缓将直升机竖直,随后展开其他两条腿。至此直升机和火星车之间就只有一条“脐带”连接了,功能嘛就是给机智号直升机充电,直到100%电量。一切检查确认的项目就绪后,毅力号火星车将主动剪断“脐带”,机智号火星直升机就正式诞生在火星表面“Touch down”了。

直升机从火星车腹部逐渐释放Credit:NASA/JPL

机智号火星直升机翼展有1.2米左右,但重量只有1.8公斤(约合火星上的0.6公斤),采用双旋翼结构为直升机提供升力。由于火星大气的密度仅有地球的1%左右,而飞机又是靠大气对机翼上下表面形成的压力差来上升和飞行,因此很多人都认为飞机在空气稀薄的火星飞行是非常困难的事情。这种飞行当然困难,但我们有理由相信JPL已经在实验室里多次成功模拟了这种场景——至少1%的大气密度是很容易模拟的,而重量也可以通过变换材质进行验证。所以说,就像1969年阿姆斯特朗登月一样,能力和流程其实都已经确认了,要做的是预防风险意外情况,并不要质疑直升机能不能在火星上飞起来。

只有脐带与火星车连接的直升机 Credit:NASA/JPL

那什么是风险和意外情况呢?长期宇宙飞行对直升机材料和电子设备的影响、火星表面的无规律横风甚至是沙尘暴、延迟高达20分钟的地火通信以及寒冷恶劣的火表环境对系统的影响。JPL的工作人员最担心的也是火星直升机如何御寒的问题,他们对机智号能否独立安稳地度过第一个火星夜晚更加关心。直升机通过脐带与毅力号火星车相连时,毅力号可以用自己的同位素“核电池”给它供能,直升机可以保持在摄氏7°左右的温度,但脱离火星车后,直升机只能依靠太阳能板获取能量,直升机的整体温度将会降低到摄氏-15°左右,这对直升机的零部件是一个重大的考验。

孤独的机智号火星直升机Credit:NASA/JPL

可能因为遇到了更多问题需要确认,机智号火星直升机的首飞时间已经从4月8日向后推迟了3天,也就是说JPL的工程师们还有一个礼拜的时间去梳理整个放飞流程,即使只有5米的飞行高度和90秒的飞行时间。整个起飞悬停和降落过程都将是自动控制的,无需人工干预。届时毅力号火星车将选一个比较好的角度,给人类在其他星球上的首次动力飞行拍照。

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