火星大氣如此稀薄，如何設計乙個有限的載人飛行器。

1樓：笑話

2023年7月30日，美國火星2020 探測器從佛羅里達州公升空。與以往的火星任務不同的是，這次不僅攜帶了毅力號火星車，而且還有乙個「小傢伙」跟隨公升空，它就是即將在火星上翱翔的首架無人機——「機智號」。

一、「機智號」有多大

美國最近的這次火星探測任務主要是將毅力號火星車送上火星，「機智號」不過是個「添頭」，因此它一點也不起眼。這從對它們的投入就可以看出來：「毅力號」耗資24億美元，而「機智號」僅僅0.

85億美元。「毅力號」是乙個「大傢伙」，和一輛家用小轎車差不多大，其長3公尺、寬2.7公尺、高2.

2公尺、淨重1043千克。與「毅力號」相比，「機智號」小得可憐，淨重只有1.8千克，旋翼葉片長度為1.

2公尺。「機智號」藏於「毅力號」的「腹部」，並隨著「毅力號」一起飛往火星。「機智號」的設計符合一款太空飛行器的標準，可以承受火箭發射過程中產生的重力和振動。當「毅力號」著陸火星之後，科學家會將「機智號」喚醒，令其從「毅力號」的「腹部」飛出來。

每次飛行任務完成後，「機智號」會再次回到「毅力號」的「懷抱」中。此時，「機智號」像是個袋鼠寶寶，靜靜地在「毅力號」的「腹部」沉睡。

二、「機智號」如何飛翔

火星大氣環境十分惡劣：火星表面的大氣壓僅有地球的 0.7%；火星大氣中幾乎沒有氧氣，95% 是二氧化碳，火星大氣的平均溫度是 –63℃。

因此，想在火星上飛起來是件十分不容易的事情。當然，無人機在火星上飛行也有比地球有利的地方，那就是火星引力只有地球引力的三分之一，無人機不需要花太大的「力氣」來克服火星引力。為了讓「機智號」能在火星上順利飛行，科學家為它設計了先進的旋翼。

這個旋翼包括2個轉子、4個葉片，每個葉片長1.2公尺。這些葉片採用了碳纖維材料，薄如蟬翼，輕如鴻毛。

同時，「機智號」配備有抗輻射系統，這可保證其在寒冷的火星環境中正常執行。

儘管「機智號」採用了先進的材料和設計，但它的飛行能力還是特別有限：最大飛行距離為300公尺，最大飛行高度只有5公尺。這是因為在火星上飛行十分費勁，旋翼要每分鐘旋轉2800次才能保障「機智號」的正常飛行。

而在地球大氣層中，旋翼旋轉速度只需280次左右就可輕鬆且平穩地飛行。

「機智號」將在「毅力號」著陸後的60～90個火星日後，進行為期30天的飛行穩定性測試，預計最多飛行5次。由於旋翼功率很大，且「機智號」攜帶的充電式鋰電池又不能太大，因此「機智號」每次的飛行時間很短，只有90秒。為什麼不給「機智號」配備更大的鋰電池呢？

這是因為如果攜帶的電池太大太重的話，「機智號」可能在火星上就飛不起來了。「機智號」攜帶有太陽能電池板（位於無人機的頂部），可利用Sunny為鋰電池充電。「機智號」飛行短短90秒，卻需要乙個火星日（24.

62小時）的時間來充電。

三、「機智號」有什麼用

目前，在火星上工作的有軌道飛行器和火星車。為什麼科學家還要研製無人機呢？這是因為軌道飛行器離火星表面太遠，難以進行觀察到火星表面的細節。

而火星車的視野有限，對地形的要求較高，很容易被坡坡坎坎、懸崖峭壁、石塊碎礫等阻斷去路。

如果火星上曾經演化出生命，在火星表面環境變得惡劣之後，它們可能撤退到地下洞穴中。Sunny照射不到的火星洞穴可能是水和冰的儲存之地，因此未來人類要進駐火星，洞穴可能是備選的居住地之一。無論出於什麼樣的考慮，火星洞穴都值得探索，而火星車和軌道飛行器都不太適合深入洞穴。

無人機則結合了軌道飛行器和火星車的優勢，它既可以從空中俯瞰，又可以近地觀察，還可以飛入火星洞穴、峽谷和隕石坑中。比如，「機智號」攜帶有小型航空電子裝置、通訊裝置、成像裝置，這樣它可以按照地面科學家發布的指令進行飛行，飛到火星車難以抵達的區域。