听起来不像是个大事件 ， 但它确实是 。
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本文最初发表于《对话》网站 ， 后被转载于Space.com网站的专家之声栏目：专栏与见解 。
【火星卫星|因此“机智”号首次在火星上飞行 科学家：这是一个重要的问题】Gail Iles ， 皇家墨尔本理工学院资深物理学讲师
昨天澳大利亚东部标准时间晚上9点 ， 机智号火星直升机——于二月随毅力号探测器着陆火星——从火星表面拔地而起 。 更值得注意的的是 ， 它在火星地表上空3米距离悬停了大约30秒 ， 并重新降落回地面 。
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听起来不像是个大事件 ， 但它确实是 。 机智号本次飞行是在其行星上的首次自主动力飞行 。 它创造了人类太空探测史上的一个里程碑 。
在阿波罗11号太空船那次举世瞩目的登月任务中 ， 简单地再发射使得它只能摆脱月球引力回到地球 。 无论如何 ， 在一个没有大气的世界中维持飞行状态是件异同寻常的工作 。
机智号直升机耗费了6年时间创造了历史 。 一旦我们弄清楚了这项工作的实际需求有多复杂 ， 我们才能理解为什么耗时如此之久 。
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为何在火星本土飞行是项巨大成就
遥控一架直升机在其他行星世界飞行有几项技术上的挑战 。 第一点也是最重要的一点 ， 直升机需要空气才能飞行 。
直升机翼片及转轴必须旋转的足够快才能产生“升力” 。 但是升力只能在某种空气存在的情况下才能产生 。 尽管火星确实有大气层 ， 但它比起地球来实在是太稀薄了——事实上大约比地球稀薄100倍 。
在火星大气中飞行的机智号因此等同于一架在地球海拔10万英尺高度飞行的直升机 。 作为参考 ， 商业飞机一般在地球海拔3万至4万英尺高度飞行 ， 直升机在地球上所达到的飞行高度上限为4万2千英尺 。
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在地球上测试机智号时用到了一个加压室 ， 抽空大量空气以模拟火星大气 。
接下来需要考虑火星引力 ， 大约相当于地球引力的三分之一 。 这倒确实给了我们一些优势 。 如果火星大气与地球大气一样稠密 ， 引力的减少就意味着让机智号飞起来仅需比现实中需要更少的动力 。
但是尽管火星重力提供了些许优势 ， 这种优势仍然被稀薄的大气造成的劣势抵消掉了 。
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机智号创造了地球外的第一次飞行尝试并大获成功 。 这次成功如此重要的原因综上所述 ， 主要是此次任务实在是非常、非常的困难 。
先进的制造工艺
机智号有两种主要途径来克服火星大气方面的障碍 。 第一种 ， 为了产生升力 ， 两个转轴（碳纤维制造）不得不比地球上任何直升机转得更快得多 。
在地球上 ， 大多数直升机和无人机的转轴以大约每分钟400至500转的转速旋转 。 而机智号的转轴旋转速度为大约每分钟2400转 。
它还有着独特的机身-翼展比 。 比起机智号机身大概一个纸巾盒大小的尺寸 ， 其旋翼从一端到另一端的长度足有1.2米 。
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甚至只是将起飞信号发射出去也需要一系列的高科技支持 。 尽管无线电信号从地球传输到火星只需要几分钟 ， 但仍需数小时的延迟才能到达直升机 。
当你考虑到那些控制信号必须走完以下这些行程就很好理解了：先是从地球上的一台计算机到一颗人造卫星接收天线 ， 然后到达火星轨道上的勘测卫星 ， 再到达毅力号火星车 ， 最后到达机智号直升机 。
火星上的远程控制飞行
机智号是一台所谓的“技术验证机” 。 简单来说 ， 它唯一的目的就是用来验证它可以完成一系列的单一任务 。 未来几周 ， 直升机会进行三到四次额外的飞行任务 ， 其中风险最大的项目也只是起飞并且飞至离毅力号300米远的地方 。
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飞行中获取的数据将被分析并作为将来设计更复杂的飞行器的关键依据 。 一旦这项技术得到应用 ， 将来会产生巨大潜力 。
火星上的无人机和直升机可以作为侦察兵的角色 ， 用来为漫游车检查并确定前方地形作为目的地而言是否安全 。 这种飞行器还可以协助搜索火星表面是否存在液态水及生命迹象 。
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2035年 ， 人类有望首次踏足火星 。 届时这些宇航员员很有可能在当地接受实时操作飞行器的训练 ， 并对地面进行测量 ， 以发现可能伤害人体、损坏宇航服、飞行器或漫游者的障碍物和危险地形 。
致敬过去 ， 展望未来
作为对地球上人类第一次自主飞行事件的致敬 ， NASA喷气推进实验室的科学家们在火星直升机上加装了一个具历史意义的工艺品 。 在机智号的一块太阳能面板下的电线上 ， 绑上了一小块来自于1903年莱特兄弟飞行器的机翼布料 。
这是地球飞行器进入太空飞行史上的第二块纪念物 ， 另一块类似的布料碎片在阿波罗任务中被带到了月球 。
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后续任务已在进行中以便将主动飞行的疆域推广至其他外星球 。 尤其值得注意的是 ， 蜻蜓直升机已计划于2034年抵达土星的卫星——泰坦的表面 ， 并翱翔于其上空 。
也许今后我们在一个接一个地持续探索其他地外行星世界时 ， 也都可以带上一片地球上的纪念物作为历史的见证 。
“对于莱特兄弟的壮举 ， 我们已经谈论的够久的了 。 现在也是如此 。 ” MiMi Aung ， 火星直升机项目的负责人 ， 在机智号成功进行测试飞行的新闻发布后 ， 专门抽时间对NASA喷气推进实验室团队致谢时说道 。
BY：Gail Iles
FY：Astronomical volunteer team
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