天文专家直言:美国火星直升机对中国借鉴意义不大

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“机智”号无人直升机昨天完成了它在火星上的首次飞行,这是人造航空器首次在地球以外的星球上飞行。对于这一全球瞩目的事件,上海市天文学会副秘书长、上海天文馆展示教育主管施韡认为,“机智”号的受控飞行有很多技术难点,这一“人类史上首次”的主要意义在于技术验证,即证明人类现有技术能让航空器在火星稀薄的大气中飞起来。至于它的应用价值和对中国火星探测的借鉴意义,现在谈还为时尚早。

从火星传回到地球的数据显示,“机智”号完成了40秒的火星首飞,在垂直上升到离地面约3米高度后,完成了悬停、下降、着陆等所有动作。这架直升机2月18日搭乘“毅力”号火星车登陆火星,有4片旋翼,重约1.8公斤,其锂电池由太阳能电池板供电。

“机智”号直升机在火星表面飞行。新华社/美联

施韡介绍,火星的大气压强只有地球的1%,这意味着航空器在火星表面起飞,相当于在地球上的3万多米高空飞行。要知道,迄今还没有一架直升机在这个高度飞行过。美国航天局(NASA)让无人直升机在火星上飞行,其难度可想而知。为此,科研团队将“灵巧”号的重量压得很低,采用共轴双旋翼设计,旋翼长度为1.2米,最高转速约2400转/分钟。转速如此之高,是为了确保直升机在火星稀薄的大气中飞起来,这就需要电池功率达到350瓦。“这个转速是经过精心设计的,”施韡说,“转速要拉得动小型直升机,但也不能太高,如果超过火星上的音速,会造成旋翼的振动。”

智能化飞行也是“机智”号的一大技术难点。火星距离地球5500万公里—4亿公里,在地球上直接控制那里的航天器飞行,是不可能完成的任务,所以这架直升机必定具备自主飞行的能力。

除了飞行本身,让航空器在火星执行任务还面临一系列挑战。比如,火星白天的日照只有地球的一半,夜间温度则低至零下90摄氏度左右,这对电池来说堪称灾难。白天和夜间的巨大温差,也会给直升机旋翼带来形变的风险。“可以说,‘机智’号的首飞成功,是应对综合性挑战的成果。”施韡说。

“机智”号直升机在火星表面停泊。来源:NASA

他列出了这架直升机已经历的12个关键节点:在“毅力”号火星车发射、巡航、着陆等过程中完好无损;“毅力”号车腹部保护罩脱离后,藏身于此的“机智”号被安全部署到火星表面;确认与“毅力”号的通信链路;在零下90摄氏度左右的夜晚自动保暖;通过太阳能电池板自动充电;确认能源和电力模型,监测每天的耗电量和电池水平;解锁旋翼;首次在火星上转动旋翼,速度低于飞行所需的速度,留在火星表面;首次全速转动旋翼,留在火星表面;首次在稀薄的火星大气中起飞;自主飞行;成功降落。

“机智”号直升机在进行旋翼测试。来源:NASA

这是人类航天史上的一次重要突破,但在施韡看来,火星小型航空器的应用前景目前比较模糊。要知道,“机智”号是不带载荷的,它的任务就是开展在火星上飞行的技术验证。未来,美国航天局如果让火星航空器带上载荷,就会增加它的重量,这又是一个很大挑战。“我觉得在火星表面放飞无人机,不是中国火星探测现阶段要考虑的问题,因为它的实用价值不大、资金投入很大,性价比不高。”与美国相比,我国开展深空探测起步较晚,在“玩无人机”前,还有很多更重要的基础工作要做,如提高火箭运载能力、增加探测器的载荷。

栏目主编:黄海华 本文作者:俞陶然 文字编辑:俞陶然 题图来源:新华社/美联

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