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美国火星直升机造成的尘埃云与科学家的预想大相径庭

李永完 专业科学记者

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▲ 机智号是第一架在除地球以外的天体上成功飞行的飞机。/NASA
火星直升机在证明直升机在除地球以外的天体上也能够飞行后,又带来了意想不到的科学发现。直升机飞行过程中产生的尘埃云或将成为研究火星大气的新途径。

当地时间16日,国际学术杂志《自然》称:“科学家们正通过小型无人直升机‘机智号(Ingenuity)’飞行时产生的尘埃云对火星大气进行研究。”

2月18日,机智号附着在移动型探测机器人毅力号(Perseverance)船底抵达火星。机智号重1.8千克,高49厘米,安装有两个旋转机翼。4月19日,在火星首次试飞成功后,至今已进行了7次飞行。

◇对研究火星的沙暴有帮助

机智号的目的是从技术层面验证直升机可以在火星上飞行。但是科学家们在机智号飞行时意外地发现了尘埃云。科学家原本预测在直升机起降时,会像在地球上一样出现尘埃云,但是在直升机飞到5米高的过程中,机翼下方仍能看到尘埃打漩的景象。

机智号的两个机翼朝相反的方向旋转,每分钟可旋转2500次,速度是在地球上的五至六倍。原因是火星大气仅有地球的1%,气体上扬的浮力不足。因此科学家们提高了机翼的转速,以克服空气稀薄的局限性。

科学家们认为,基于同样的原理,如果大气稀薄,不仅是直升机难以升空,尘埃也难以升上天空并发生移动。机智号直到第二次飞行,只是飞离地面3至5米的距离,未能进行远距离飞行。这时并没有引起太大的尘埃云。

▲ 4月30日,机智号第四次飞行时,拍摄到了尘埃云跟随直升机的场景。/NASA
但在第三次飞行时,直升机飞离地面5米后向北进行远距离飞行时,出现了明显的尘埃云现象。4月30日,毅力号拍摄的第四次飞行视频显示,直升机升空后从视野中消失,再次返回起飞地点时被巨大的尘埃云所笼罩。这表明尽管火星大气稀薄,仍能够轻易将灰尘带上天空并使之发生移动。

火星上经常会出现类似龙卷风的旋风。通常在地面被阳光晒热的下午,有风的时候就能够观测到沙尘暴。沙尘暴的高度可达几十千米。科学家们期待,对机智号飞行过程中产生的尘埃云与自然形成的旋风进行对比,能够更进一步了解火星的大气。

亚利桑那州立大学吉姆·贝尔教授向《自然》杂志表示:“利用直升机进行了意料之外的大气科学实验。”博伊西州立大学布莱恩·杰克逊教授表示:“机智号原本的目的只是验证飞行技术,如果能够从中获悉其他的科学事实,那真是锦上添花((icing on the cake)。”

▲ 绕火星运行的勘察轨迹飞行器(MRO)拍摄到的沙暴。高度达20千米。/NASA

◇ 火星探测器开始寻找生命体痕迹

自本月初开始,毅力号探测器一边朝着着陆地南侧移动,一边正式开始执行任务。探测器的任务是在着陆地——耶泽洛陨石坑附近寻找生命体的痕迹。探测器在耶泽洛陨石坑发现了过去有湖水存在的痕迹。毅力号还负责收集破碎的岩石或采集土壤,并放入样本采集桶中。这些样本将交由日后抵达的其他探测船带回地球。

接下来,机智号将跟随毅力号,每两周进行一次飞行试验。5月22日,直升机在第六次飞行过程中,因导航系统出错,机身出现了晃动,所幸最终安全着陆。在8日进行的第七次飞行中,顺利完成106米距离的飞行。

▲ 毅力号探测器摄像头拍摄到的周边的全景图。自本月1日起,探测器一边朝着着陆地南侧移动,一边开始执行探测生命体的任务。/NASA

输入 : 2021-06-17 14:10  |  更新 : 2021-06-17 15:56

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