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大气压只有地球的0.6%,火星无人机是怎么飞起来的?

作者:阿山讲科普

导语

真诚希望在我们的有生之年能见到"史上最贵火星无人机"机智号在这颗星球上执行起飞和拍摄任务,这将是人类首次在地外星球上试飞无人机,对于未来探索远离地球更遥远星球终将有所帮助,也是未来大陆先进无人机技术的一次实践。

然而机智号身上却没有任何科研设备,只有两个摄像头和一个无线传输模块,而且机智号所在位置的大气压连地球的0.6%都不到,对于这样极为稀薄的大气,火星探测器"机智号"要怎样起飞呢?

一、机智号将在火星上飞翔。

美国的"史上最贵无人机"机智号将在火星上起飞,地球重量级无人机"捕风止"在机智号上花费2.5亿美元,这也是地球上出了名的"奢侈无人机"之一。

机智号重仅1.8千克,直径1.2米,"捕风止"地球上拍摄的无人机若放到空气稀薄的火星上恐怕连影子都看不见,但是"捕风止"自己却也无法登陆火星。

所以只有出动一台低音喇叭引导"捕风止"到达火星,"捕风止"被比作一台电脑,"机智号"则被比作一部手机,虽然功能单一但是可以拍照上传给地球。

"机智号"是"捕风止"的配套产品,"机智号"没有轮子也没有摄像头,只有两个摄像头和一个无线传输模块。

"机智号"是小型无人机的标配,但是却成为"史上最贵"无人机组件,因为它是人类探索地外星球的"先知先触","机智号"不是出动地球的"低音喇叭",而是大气中的"小号",所将面对的每一个极为严苛的条件。

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"机智号"能不能飞,飞了能不能拍到,拍到了拍的是什么?

这一款"史上最贵"无人机组件后期会带动"机智号"的升级和发射,但是"机智号"比"机智号"大20倍,重1.8千克,两个旋翼直径达到4.6米,但是"机智号"只有"机智号"的1/100多。

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"机智号"配备6枚螺旋桨,并配有太阳能板提供电力,螺旋桨转速达到每分钟2400转,高于地球上的滑翔机还快,但是却不能带给"机智号"更高的上升力,这个速度对于"机智号"来说并不简单。

极为稀薄的大气中,通常是根本不可能飞翔的,无人机的组装工程师这样形容极为稀薄的大气:"如果在地球上飞船能够这样轻松的起飞,那么科幻小说的画面就会大大不同。"

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但是即使组装工程师再怎么嘲讽大气,但是"机智号"组装工程师应该也清楚"机智号"绝对不可能是"起飞飞船"的体验。

火星上的一切都要轻量级:随着时间推移,带有太阳能板的"机智号"要从40度的冰箱里解冻出来,摆放在冰箱氛围中。

还有更好的办法是把"机智号"放一起,组装成一个巨大的"无人机"。

"机智号"每次启动都需要等待2小时,允许无人机从"地球"上升到"火星",上升高度必须大于300米,只有这样再次启动"机智号",才能解决往地球地发射内容时无法传输的问题。

无人机在极稀薄的火星大气中飞翔也非常困难,除此之外,无人机还将面临日光缺乏,无人机必须自带电源,10w小时锂电池,可以续航数小时,不仅需要在飞行和传输过程中工作。

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火星大气中还有数以千计的小风暴,速度达到每小时100公里,风暴过后,火星大气薄到微不足道,即使"机智号"无人机飞到空中,也会被迅然地吹落多米,无人机还将面临凌厉的紫外线,这些都是无人机的"天敌"。

二、为机智号起飞做准备。

科学家们为"机智号"无人机选址,没有靠近火星大气的极地,也没有过雪的同时拥有比较温暖的地方,"机智号"无人机是在羽翼的指引下飞翔的,这是科学家们考虑到的。

科学家们查看了火星上有没有合适的材料可以搭建极为精密的无人机组件和无人机躯体,发现羽毛已经成为最佳选择。

羽毛在火星上的生存空间并不好,但是已经有一只鸟将被挑中成为"机智号"无人机的榜样,这只鸟是草原燕子。

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差不多是"机智号"的大小,不仅有一双合适的翅膀,而且还可以轻松带动自己的身体和控制飞行方向。

"机智号"无人机的设计也由"适者生存"的原则指导,"机智号"无人机几乎没有多余的零部件,但是"机智号"无人机却将拍摄任务负担重的影响力。

科学家们查看了火星上有没有合适的材料可以搭建极为精密的无人机组件和无人机躯体,发现羽毛已经成为最佳选择。

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羽毛在火星上的生存空间并不好,但是已经有一只鸟将被挑中成为"机智号"无人机的榜样,这只鸟是草原燕子。

差不多是"机智号"的大小,不仅有一双合适的翅膀,而且还可以轻松带动自己的身体和控制飞行方向。

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"机智号"无人机的设计也由"适者生存"的原则指导,"机智号"无人机几乎没有多余的零部件,但是"机智号"无人机却将拍摄任务负担重的影响力。

科学家们为"机智号"无人机起飞做了更多的准备,检测了"机智号"无人机的任何一个组件能否在-130度的大气中存活,"机智号"无人机的电池技术也是经过检测的。

"机智号"无人机的软件虽然能够允许人类接触,但是极为稀薄的大气中仍有可能出现问题,所以"机智号"无人机已经"离线"工作很久了,"机智号"无人机和"机智号"的卫星还需要科学家们帮忙,在地球上,"机智号"无人机和"机智号"的卫星一起运行。

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起飞和着陆都需要"机智号","机智号"卫星在地球上可以让科学家们看到"机智号"无人机起飞和降落的过程,"机智号"卫星还可以在"机智号"无人机降落和起飞之后检测火星上的大气环境,帮助"机智号"无人机更好地完成拍摄任务。

"机智号"无人机的生存能力非常强,在"机智号"卫星的帮助下,"机智号"无人机可以在火星上自由飞翔,对于科学家来说,这种能够在火星上实现完全"自主"的"小号",也是一种"梦幻"。

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"机智号"无人机总共有6枚螺旋桨,每个螺旋桨"翼"都有三个,"机智号"上的螺旋桨有很多,但是螺旋桨上的"羽毛"却是一条,"机智号"上的螺旋桨虽然多,但是螺旋桨上的"翼"只有6个,所以"机智号"的将速度减小到很低,为"机智号"起飞做准备。

"机智号"无人机拍摄任务主要在火星上冻结和螺旋桨,"机智号"无人机只有两个简单的摄像头,但是却比较有"用"。

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三、未来火星探测仍以漫游车为主。

"机智号"无人机为未来的火星探测做准备,但是火星探测还是以漫游车为主,因为漫游车可以在火星大面积区域开展详细的调查和探索,而无人机只能在低空拍摄,无法深入火星核心地区。

机智号无人机将为未来更大型无人机的发展积累经验,未来的火星无人机可能发展成为可以在火星上执行各种探测任务的"科学家",这将改变人类对于火星的认识。

未来的火星探测还可以以"美食大队"为名,由火星无人机发送回火星土壤样本人工地球上培养新的植物和研究新的食物。

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这一点非常重要,因为这意味着人类可以火星上"移植"地球上的植物,为人类的火星殖民做准备,而无人机可以在火星上拍摄"美食大队"的工作,为"美食大队"提供更多的帮助。

而在未来的火星无人机展开摄像头的同时,地球上也会有私人航天企业发射无人机,这还将导致火星殖民和商业开发建立的火星殖民和科研建立的火星殖民和资源的争夺战。

四、殖民火星将需要改造火星。

商业开发和科研建立的冲突是双方都不愿面对的问题,但是它们却是真的存在,私人航天企业的到来可能加速火星的商业化进程,这将带来更多的消耗和更多的矛盾。

私人航天企业的到来也将引起伦理和资源管理等新的问题,国际社会必须共同面对和解决这些问题。

殖民火星搜索水源非常困难,但是如果私人航天企业在火星上发现液态水,那么就可以开始商业化开发,这将导致商业开发和科研的更多冲突。

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科学家们认为,如果私人航天企业发现了火星上的液态水,那么这将是一件好事,因为科学家们已经发现了火星上的许多液态水,但是,如果私人航天企业将弥补火星上的液态水,那么就说明水资源非常有价值,这也将导致更多的矛盾。

科学家们还想出了一个解决办法:如果在火星上探测更多的液态水,那么就可以将它们冰冻成固体,并将它们全部储存起来,直到私人航天企业将它们当作资源开发,但是,这样将极大地限制科研和火星开发的活动范围。

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科学家们还想出了一个更精彩的解决办法:改造火星,将火星大面积地区的冰冻液态水冰变成固体,这样就可以避免私人航天企业将它们当作资源开发,但是,这样做需要花费巨资。

改造火星还是比较合适的方法,但是要付出代价,这也将是私人航天企业和科研之间的权衡,同时,私人航天企业和科研之间需要更多的合作。

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如果没有私人航天企业,可能还用不到这些东西,这也就是"私人航天创业"的实质,但是,私人航天企业的到来可能会给科研带来更多的困难,同时,这种创业也需要更多的支持。

私人航天企业的到来也许是好事,但是需要认真考虑和解决伦理和资源管理等问题。

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结语

科学家和工程师在探索其他星球时要克服各种挑战,这也将推动技术的持续创新,但是,未来的火星殖民工作还需要更多的国际合作。

只有全球各地的人们共同努力,才能真正实现太空殖民和星际探索的目标,同时,也需要全球范围内的合作和协调,以确保资源的

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