探测火星为何要用直升机？(2)

　　直升机能够升空飞行，靠的是旋翼在旋转过程中与空气相互作用产生的升力。火星大气的密度仅相当于地球大气的1%，且主要成分是二氧化碳。火星表面的大气密度约等于地球上三万米高空的大气密度。因此，在火星飞行的航空器与火星大气相互作用的情况，与地球上的飞行器将有很大不同。为了更真实地模拟火星环境，科学家们为火星直升机研发了一个特别的模拟装置。在进行测试时，这个装置首先抽走内部的空气，使其处于接近真空的状态。之后，再注入与火星大气成分相同的气体，使装置内部的气体密度和气压与火星表面基本相当。同时，火星上的重力加速度仅为3.7m/s2，远低于地球的9.8m/s2，因此同样质量的物体在火星上受到的重力将比地球上小很多。为了在地球上模拟火星上所受到的重力，这个装置还用一个连接到直升机顶部的机动吊绳提供拉力，抵消一部分重力作用。

　　按照计划，火星直升机的飞行将在“火星2020”探测器在火星着陆之后的第60至第90火星日（1火星日的平均长度约为24小时37分钟）展开。在第一次的飞行中，它将仅仅爬升到距离地面3米的位置，悬停时间也不过30秒，与莱特兄弟进行的人类在地球上的首次航空飞行颇有几分相似。不过，在之后的30天中，火星直升机还将进行4次飞行，每次飞行的距离和持续时间会不断增加，最终实现数百米距离的飞行和持续90秒的悬停。为了保证安全，飞行测试将在距离“火星2020”火星车100米的范围之外进行，以防因意外坠落砸伤火星车。而为了保持与火星车之间的通信联络，火星直升机也不会到距离火星车1公里外的范围活动。

　　多种多样的行星和卫星探测航空器

　　如果火星直升机的飞行测试一切正常，将会对行星探测中航空器的使用产生巨大的推动。目前，除了已经完成设计制造的火星直升机外，科学家们还提出了不少使用航空器进行行星和卫星探测的方案。

　　美国国家航空航天局所属的兰利研究中心提出的“区域环境普查航空器”，是一种对火星的大气和磁场开展探测的航空器。和火星直升机所不同的是，这种航空器是一种固定翼的飞行器，外观与地球上的固定翼飞机有些相似。固定翼飞行器需要借助发动机输出的推力增加速度，使飞机机翼上产生足够的升力。这种航空器没有采用地球上飞机常用的喷气式或螺旋桨式发动机，而是计划采用火箭发动机，每次飞行可持续一个小时左右。从地球发射时，它被折叠在一个有热防护罩的外壳中，在到达火星并进入火星大气层后，它将会在适当的高度将自己从防护罩中展开，进入飞行状态。不过，这个方案目前还只是一种技术储备方案。

　　美国约翰·霍普金斯应用物理实验室提出的“蜻蜓号”方案，则把探测目标锁定在了土星的卫星“泰坦”上。已有的探测数据表明，“泰坦”含有多种成分复杂的含碳化合物。“泰坦”表面还富含水冰，内部可能有液态水构成的海洋，是孕育生命诞生的理想场所。对“泰坦”进行各类生命迹象的探测，很可能有令人惊奇的发现。“蜻蜓号”和火星直升机一样，也是可以垂直起飞、降落的航空探测器，其产生升力的装置为四组小型共轴双旋翼，外观和我们常见的航拍无人机比较接近。由于能够垂直起降、飞行，这种探测器可以在不同地貌特征的探测点，进行碳水化合物成分的探测工作，帮助科学家们发现了解这颗卫星上可能存在的生命。这种探测器的飞行高度可达4千米，飞行速度可达36千米/小时。目前，“蜻蜓号”处于方案预先研究的阶段，美国国家航空航天局将在今年7月决定是否将其“转正”，成为进入实施阶段的科学探测任务。