「機靈號」在空中回旋扭轉幾圈,然後安全著陸,實現了人類在另外一個星球上的初次遙控飛翔。
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2021年4月19日,一架名為「機靈號」(Ingenuity)的小型嘗試無人機從火星地面起飛,這被載入史冊。這台主動遨遊飛翔器的螺旋槳在稀薄的大氣中快速扭轉,以產生足夠的升力,將飛翔器推到一層樓的高度。
它下降的地點以航空前驅的名字定名,稱為萊特兄弟機場(Wright Brothers Field)。」
我們能對將來產生的最大影響是繼續試飛機智號。
「機靈號」完成了試飛,目前仍在航行。扎內托斯說,「我們的首要方針是證明我們可以在火星上飛行,我們做了19次遨遊飛翔。如許的飛行器也能夠達到登陸車沒法達到的地方——山脈、山峰,乃至是沒法登陸的金星皮相。如果有適合的大氣層,也可能有其他選擇。
像早期的極地航空索求先驅一樣,美國國度航空航天局(Nasa)的工程師們意想到飛行器可以給摸索新世界帶來革命性的轉變。標誌性的機器,如火星登陸器「海盜號」(Viking)和「好奇號」(Curiosity),和軌道航行器,如土衛六的「卡西尼號」(Cassini),將繼續在探索中闡揚關頭作用。
機械人和可遙控的飛艇、直升機、無人駕駛飛機,甚至充氣螺旋槳飛機,都是美國宇航局科學家的假想,它們可以快速搜集行星表面大片區域的高質量數據,避開危險地形,獲得太空軌道上無法取得的近距離圖像,並從分歧的角度調查目的。
紹德說,「我有信心,總有一天漫遊者登岸金星外觀,從火星漫遊者架構中學到的經驗將影響這些設計。」
「我們在示波器屏幕上看到的都是噪音,除了噪音什麼都沒有。然後有一個微弱的旌旗燈號。」「我們知道這兩個氣球已消除使命,但我們不知道它們是否還在,」美國跟蹤氣球項目標負責人羅伯特·普雷斯頓)(Robert Preston)默示。
土衛六的情況意味著像蜻蜓號這樣的旋翼飛機可以攜帶壯大的核電池,這是科學使命所需要的,因為電腦硬件和應對粗糙的地面所需的堅固著陸板都頗具重量。
美國太空總署為何不但上天還要下海?
這是人類初次在外星世界航行的氣球。
1985年6月,蘇聯-歐洲的織女星運載火箭(Soviet-European Vega mission)發射了兩個巨大的氣球進入金星大氣層,儀器掛在氣球下面。棋牌遊戲 ∥ 文娛城 ∥ p league賽程 ∥ 世足 ∥ 百家樂試玩
之後的空中考查多是去地球的姐妹行星金星。它的溫度約為475攝氏度(900F),壓力為93巴(1350磅),相當於地球海洋下一英里的深度。
這顆行星的大氣密度是地球的90倍。金星重大發現:高空雲層存在磷化氫激發生命料想
無論情況如何,不管人類探索的是哪一個星系,物理都是一樣的。扎內托斯說,「我們從在太陽系其他行星上自動航行器中學到的經驗是人類將來飛翔方式的根本。」
一種是太陽能動力的滑翔機,它可以在金星較為溫文的上層大氣中無窮期地飛行;另外一種是飛翔翼設計,可以在接近金星地表的卑劣情況中飛行。科學家們打算向金星發射兩種飛翔器。
土星五號火箭的設計者沃納·馮·布勞恩(Wernher von Braun)假想用高明音速滑翔機上岸火星。科幻小說作家菲利普·K·迪克(Philip K. Dick)想象人類乘坐直升機登上火星。在上世紀70年代的海盜號上岸器以後,美國宇航局的工程師們開始研究火星遨遊飛翔器的概念,現在美國軍方利用的「捕食者」(Predator)無人機的特點終究也表現在了火星遨遊飛翔器上。
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扎內托斯說,該團隊還在設計可以或許在更長的距離上承載更重載荷的旋翼飛機。」
在土衛六上,這需要更長的時候。
不到一天的時候,數據就從火星達到地球,進行闡明,將「機靈號」的信息發回地球。
高溫也會熔化電子產品。壓力將大氣中的酸推入組件中,這意味著它們必須由不鏽鋼或鈦製成。
「織女星氣球非常'成功,」傑·加侖廷(Jay Gallentine)說,他是空間歷史學家,也是《來自地球的大使:用無人飛船開辟索求》(Ambassadors from Earth: Pioneering Explorations with Unmanned Spacecraft)一書的作者。織女星氣球延續漂浮在大約54公里(33英里)的高度,搜集了46小時的大氣數據。
可能還有另外一種選擇——氣球。
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該團隊還研究了固定翼飛機,但在火星上使用旋翼飛機更成心義,因為沒有機場。
他說,「我們的首席工程師和團隊在20世紀90年代就開始研究火星直升機的設法主意,但其時技術還不成熟。快進到2010年月,對於一個手藝模型來講,它變得可能。」
- 一樣地,用于遨遊飛翔器遨遊飛翔的傳感器、計算能力和算法還不敷成熟。
上世紀90年月,為「機靈號」提供動力的電池方才開辟出來,很少有人意想到碳纖維等材料的潛力。人類建造和操控它們的妙技也都不具備。
「這種逾越式的方式是風險最小的選擇。」「當蜻蜓號飛行時,它會本身繪製土衛六的地圖,」特雷納說。利用這種引擎的飛機為數不多。這架飛機使用一個雷同斯特林的引擎(Stirling engine),將接近地表的高溫轉化為能量,在較冷、較高的海拔為飛機供應動力。如果不完全摧毀它們,我們就無法發射飛翔器任何已知的行星,但也有其他行星更像地球。」
有些行星是由冰構成的,或大氣中有金屬。但這多是一個更大的挑戰,來自噴氣推動實驗室手藝注入小組(JPL Technology Infusion Group)的美國宇航局科學家喬納森·紹德(Jonathan Sauder)警告說,「若是你開始察看太陽系外的行星,那麼它就會開始變得很是瘋狂。
為了探測和遁藏障礙物,著陸器使用了一個由滾軸和保險杠構成的系統,就像一個兒童玩具,當著陸器遇到障礙物時,它會倒車,然後再朝稍微不同的標的目的前進。相反,宇航局的工程師們利用風來直接驅動探測器的機械系統。
其次是動力。相機和化學傳感器則加倍棘手,還有待開辟。太陽能不可,因為金星有厚厚的雲層和相當於60天長的夜晚。
「開辟登岸金星的手藝是難題的,」加州行星科學研究所(Planetary Science Institute, California)的高級科學家埃爾達·諾·多布雷亞博士(Eldar Noe Dobrea)說,他正在進行金星任務的概念設計。「獨一的法子就是飛越金星大氣層。」
美國宇航局的工程師們面對的問題是,每一個星球的情況對飛機的類型、載荷能力都有分歧的限制,目前工程師可以使用的手藝也存在近似的限制。
特迪·扎內托斯(Teddy Tzanetos)是空中移動小組(Aerial Mobility Group)的機械人手藝專家,也是「機智號」火星飛翔探測器的團隊負責人,他已在研究下一代火星飛翔探測器。他說,「我們知道萊特兄弟的初次飛行對地球人類意味著什麼,我認為我們將在其他星球上遵守一樣的模式。」
現有的地圖不夠具體,但旋翼機將檢查可能的著陸點,假如不平安,就繼續飛行。
是以,「火星車」不得不被從頭命名為「火星漫遊者」(Hybrid Automaton Rover-Venus)取而代之的是,可以或許在高溫下工作的基本電子裝備被用來測量溫度和化學成份,並將數據傳輸給軌道飛行器。然而,事實證實,要避免使用電子原件太難了。」
我們所學到的一切將接濟下一代不但摸索火星,還摸索其他太陽系的行星。扎內托斯說,「我知道將來我們還會有飛翔器登臨火星,我們正在為東西箱添加一種新對象。」
他說,「在建造金星著陸器時,極端的情況意味著我們放置在航天器上的許多傳統組件將不起感化。」
「它可能不是最有用的,但在那種環境下工作,是穩健和靠得住的。
馬克·派星,航空自由撰稿人,著有《N-4下降:尋覓意大利北極飛艇》(N-4 Down: The Hunt for the Arctic Airship Italia)一書。
它將登岸土星最大的衛星土衛六(Titan),入手下手人類對其首次探索。假想,在21世紀30年月中期,一架小型汽車大小的旋翼飛機「蜻蜓」(Dragonfly)將此技術進一步晉升。一小時後,「蜻蜓號」將會飛得比任何其他星球表面探測器都要遠。這架多旋翼無人機將飛越土衛六的概況,將在土衛六著陸一天(相當於16個地球日)進行嘗試,然後飛到下一個目標地。
分歧於"好奇號"探測器艱苦路程,像"機智號"如許的小型直升機(右)測驗考試了另外一種索求外星的體例(Credit: Devromb/Getty Images)「那邊有一層20公里(12英里)厚的偉大雲層,從離地面50公里(30英里)到70公里(45英里),比地球的大氣層密度更大,更輕易飛行。」太陽能飛機應當有可能無窮期地在這個高度飛翔,而且使用現有手藝是有可能做到這一點的。「金星的大氣層很糟糕,但也很好,」多布雷亞說。
土衛六是火星的另一個極端。那邊極度寒冷,還下著甲烷雨。
有人提出,船可以索求輪廓,潛艇可以在海洋航行,飛行器可以在大氣層遨遊飛翔。土星的這顆衛星,有行星巨細,表面地殼被冰籠蓋,下面是籠蓋整個行星的海洋。火星摸索3000個日夜 NASA「好奇號」分享紅色星球奇特景觀
「我們成功完成的每次飛翔都提供了名貴的工程數據,對今後的研發將是至關主要的。」
「最初的設計乃至有腿,而不是輪子,靈感來自荷蘭藝術家西奧·詹森(Theo Jansen)的巨大風力機械雕塑,或稱「風力仿生獸」(strandbeests)。紹德的解決方案是一個完全機械的機器人,一個蒸汽朋克漫遊者。」
這就意味著一架火星直升機必須特別很是輕,但依然能夠承載鋰離子電池、傳感器和攝像機,和保溫文絶緣材料,以保證它能在火星嚴寒的夜晚可正常工作。在火星上,大氣濃度不到地球的1%,這使得飛機很難產生升力。扎內托斯說,「若是你能解決所有這些挑戰,並建造一架重量小於1.8千克(4磅)的飛機,那麼就有可能。
紹德正在設計一種可以在金星上生存的著陸器,他稱之為「極端情況自動漫遊者」(Automaton Rover for Extreme Environments)的機制。
這可能有一天會被用在水星登岸器、漂浮在這顆氣態巨行星深處的探測器,以及探測地球內部的機械中被發現。太陽系之外的神奇世界 「觀光者」為你揭開秘密
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「我記得我離開節制室,看到金星在早晨的天空中敞亮,我想:『在那裏。』」
「在火星四周的一整套軌道飛行器已在那邊呆了幾十年,可以為『機智號』做探測,並起到中繼站的感化,」特圖說。」「蜻蜓號必需與地球進行直接通訊,並自行勘測本地情形。但是,火星在一個方面比土衛六更有優勢。沒有任何登岸裝置能在其龜裂的板狀表面存活超過127分鐘。
但對於外星航空器來說,最大的挑戰,或許也是最大的機遇,應是極爲酷熱的金星。金星有著極高的溫度、壓力和酸性大氣。
扎內托斯說,「這確實是所有這些手藝在准確的時間匯聚在一路,使匠心設計成為可能。今天,在地球上,無人機普遍用於輸送包裹和疫苗,和查詢拜訪農作物和考古遺址。20多年曩昔了,手藝日新月異。」
「土衛六的環境特別很是合適利用較重的飛行器進行摸索,」蜻蜓號使命的副首席研究員梅麗莎·G·特雷納(Melissa G Trainer)說。
它有低重力和稠密的大氣層,這意味著飛機和直升機可以更大的尺寸,攜帶更重的載荷,比在火星這樣的行星上有更大的能力。他的第二架概念飛機將在接近水面的處所飛行。這是一個「龐大的挑戰」,他彌補說,由於極端的高溫,太陽能缺少陽光,以及壓力。
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這將是第一個將全部科研設備從一個處所帶到另外一個處所的(空中)飛行器。
約翰·霍普金斯利用物理實行室(Johns Hopkins Applied Physics Laboratory)的首席研究員伊麗莎白·子比·特圖(Elizabeth "Zibi" Turtle)說,「我從來沒有想過如許的類比,但『蜻蜓』是『機靈號』初次遨遊飛翔後接下來的一步。」
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火星漫遊者著陸在金星上的可能性還很小,但任何一個設計可能會增加這類可能。
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