旋翼飞行器|地球以外的第一架航空器将会是直升机而非飞机，本月底飞向火星( 二 )
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▲正在接受测试的火星直升机旋翼桨叶
【旋翼飞行器|地球以外的第一架航空器将会是直升机而非飞机，本月底飞向火星】作为总师单位 ， NASA“喷气推进实验室”主要进行的工作是设计了火星直升机的“大脑” 。 其中包括用于飞行器操纵和控制的四台微型计算机 ， 此外还有微机电陀螺仪、微机电加速度计、用于视觉导航的基于照相机的“感知系统”和激光高度计 。
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▲火星直升机部件示意图
四台微型计算机中间的一台主要执行底层任务 ， 就是控制另外的三台微型计算机和其他航电设备；另外两台微型计算机需要负责的就是“自动驾驶级别”的操纵任务；第四台微型计算机性能相当于当下的旗舰级智能手机 ， 主要负责更高级别的导航和自主飞行任务 。
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▲在模拟火星环境试验中的火星直升机
火星直升机的动力输入通过六块索尼VTC4锂离子电池来实现的 ， 每块电池的尺寸与AA碱性电池相当 ， 装在一套电池组中 ， 并连接到太阳能充电板上 ， 以便能够自行充电 。
在火星表面工作还存在一个隐患就是“低温”的问题 。 由于火星表面的大气层及其稀薄 ， 所以其热量很容易耗散 ， 火星表面的温度一般会介于零下143℃到22℃之间 。 所以 ， 火星直升机的电池组和机身都采用了隔热措施 ， 前者主要通过一层二氧化碳气体实现绝缘隔热 ， 后者主要通过隔热膜包覆来隔热 。 当然 ， 火星直升机本身也已经通过了NASA的一系列低温测试 。
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▲研究人员正在监测火星直升机的测试数据
除了面对火星的恶劣环境之外 ， 火星直升机其实还面临另一项挑战——那就是他必须要在长达7个月的太空旅行中“幸存”下来 ， 从这个角度来说 ， 火星直升机不仅仅是传统意义上的航空器 ， 更是一架需要穿越太空的航天器 。 火星直升机将会面临发射振动、发射重力等问题 ， 最后进入到火星大气层之后着陆阶段也会面临一系列的外力作用 ， 火星直升机结构强度设计必须要能够通过这所有的“考验” 。
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▲一名工作人员正在将火星直升机安装到“漫游者”的腹部
为了保护火星直升机 ， 研究人员还为其打造了一副复合材料外壳 ， 这种外壳能够在发射阶段、太空旅行阶段和着陆阶段保护火星直升机 。 不过在完成着陆之后 ， 这套外壳将会被直接抛弃 ， “火星2020漫游者”将会在规定的着陆点着陆 ， 然后通过机械臂调整火星直升机的方向使其保持竖直 ， 在确保火星直升机的四条支撑臂展开之后 ， “漫游者”就会松开机械锁扣 ， 使火星直升机从高约15公分的地方“坠落”到地面 。 完成这一系列操作之后 ， “漫游者”将会开到安全距离 ， 从而留出足够的空间让火星直升机起飞 。
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▲四个支撑臂展开着陆状态的火星直升机艺术渲染图
一旦起飞成功 ， 火星直升机就将成为地球以外第一架飞起来的航空器 。
“必须可靠”的自主飞行能力
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▲在火星上执行任务的火星直升机艺术渲染图
地球上各个点到火星的距离各不相同 ， 不过平均值为2.25亿公里 ， 这么远的距离意味着一次从地球到火星的信号传递（经过多种中转站转接）过程可能需要耗时五到二十分钟的时间 。 在这种时长尺度上 ， 科学家等于“无法操纵任何东西” ， 因为如果要实现遥控操纵的话 ， 那么你在地球上按下按钮 ， 至少需要等上十分钟 ， 你才能得到一个反馈 ， 问题是 ， 在你收到反馈的时候 ， 实际情况可能已经发生了变化 。
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