从最初的探月再到现在的火星探测,人类探索宇宙奥秘的脚步从未停止过。2021年4月19日,一架名为“机智号(Ingenuity)”的小型实验直升机从火星表面升起,这架自主飞行器的转子在稀薄的火星大气中快速旋转,从而产生足够升力,使它飞行达到5米高度,在空中盘旋之后安全着陆,实现了人类在另一颗星球上首次操控飞行器。
特迪·扎内托斯(TeddyTzanetos)是航空飞行小组的机器人技术专家,也是“机智号”火星直升机研究小组负责人,他正在研究新一代火星直升机设计。同时,该研究小组还研究了固定机翼飞行器,由于火星表面没有机场,使用旋翼机将更具优势。
2月17日消息,据外媒报道,预计到本世纪30年代,一架小型汽车大小的旋翼飞机——“蜻蜓号”,将着陆在土星最大卫星——土卫六,并开始人类对土卫六的首次探索任务。仅需1个小时,“蜻蜓号”的飞行范围就超越登陆地外星球任何表面探测车的行驶距离。这架类似无人机的多转子飞行器将飞越土卫六表面,在飞行抵达下一个目的地之前,将在土卫六表面着陆一天时间(相当于16个地球日)进行相关实验。
“蜻蜓号”旋翼飞机能在土卫六自动绘制地图
“蜻蜓号”任务副首席研究员梅丽莎·G·特雷纳(MelissaGTrainer)称,现有火星地图并不详细,但旋翼飞机将飞过一个潜在着陆点,如果测试分析该着陆点无法安全着陆,就会继续飞行,当蜻蜓号飞行时,会自动绘制土卫六地图,这种跨越方式是风险最小的选择。
然而,火星在一个方面比土卫六具有更大的优势,特特尔说:“在火星周围的一些轨道飞行器已持续工作数十年时间,可以为‘机智号’进行勘测探索,并起到中继器的作用,‘蜻蜓号’必须与地球进行直接通信,并自行侦察当地情况。”
但对于地外人造飞行器而言,最大的挑战是极其炎热的金星。金星拥有极高温度、压力和酸性大气层,但没有任何着陆器能够在破裂的板岩状金星表面停留超过127分钟。
据了解,科学家们也计划向金星发射两架飞行器,一架是太阳能动力滑翔机,能够在金星较温和的上层大气无限期地飞行;另一架是类似飞行翼设计的飞行器,可以在接近金星表面的恶劣环境中飞行。
简单坚固的坦克式漫游车探索太阳系一些不适宜生命存活的星球
据研究人员分析,对于土卫六,相关的勘测数据传输需要更长的时间。扎内托斯称,目前研究团队正在设计能携载更重载荷的旋翼飞机,适用于未来土卫六勘测任务。
与火星相比,土卫六具有相反极端的特征,它是土星的一颗卫星,体积与小型行星相当,拥有被冰层覆盖的地壳,但冰壳之下是覆盖整个卫星的海洋,那里非常寒冷,还下着甲烷雨,部分专家认为,船只可以探索土卫六地下海洋表面,潜艇能行驶在地下海洋深处,飞艇可在大气层中飞行。
此外,科学家提出了第二个土卫六飞行器概念是“气球”——在接近水面区域的飞行器,这将是一个“巨大的设计挑战”,因为接近水面区域的温度较高,缺少太阳光线照射,同时大气压较大。
该飞行器采用一种类似于斯特林发动机的引擎装置,将接近水面的高温转化为能量,在较冷、较高的海拔处为飞行器提供动力,这将是为数不多使用斯特林发动机的飞行器之一。
未来的飞行器可能有很多其他的选择,机器人、可操控飞艇、直升机、无人机,甚至充气螺旋桨飞机等,它们可以快速收集有关行星表面大片区域的大量数据,避免危险地形,收集从探测车或者轨道上无法获得的近距离图像,并从不同的角度观察任务目标。