科学探索|未来风格的地外飞行器:核动力蜻蜓旋翼机和蒸汽朋克型漫游车

北京时间2月17日消息,据国外媒体报道,如果你能在火星上空操控无人机,那么将比火星表面行驶的火星车能更快速、更广泛地执行勘测任务,但设计一架火星无人机存在着巨大挑战 。

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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 。
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 。
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 。
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,或许也存在着巨大的机遇 。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 。

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像“蜻蜓号”这样的旋翼飞机可以由小型核反应堆提供动力 。

这些困难并未阻止科学家,目前他们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 。
美国加州行星科学研究所高级科学家埃尔达·诺·多布雷亚(Eldar Noe Dobrea)博士说:“开发设计能着陆金星表面的飞行器技术难度很大,唯一的选择就是在大气层中飞行 。”
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“蜻蜓号”旋翼飞机能在土卫六自动绘制地图 。

特迪·扎内托斯(Teddy Tzanetos)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 。他说:“我们知道莱特兄弟设计的飞机完成首次飞行为人类所做的贡献,我认为在其他行星遵循类似的设计模式将具有重大意义 。”
约翰·霍普金斯应用物理实验室首席研究员伊丽莎白·兹比·特特尔说:“我从未想过这样的类比,但‘蜻蜓号’是‘机智号’首次飞行后的下一个版本,未来它会成为首个将全部科研有效载荷实现空中运输的飞行器 。”
像早期极地飞行器一样,美国宇航局工程师们意识到飞行器将对探索地外星球带来革命性变化,例如:类似“海盗号”和“好奇”号火星登陆车、“卡西尼号”轨道探测器这样的标志性探测器,它们对探索宜居星球大气层具有积极贡献,但未来的飞行器也可能有其他的选择,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 。