目前在火星上运行的美国探测器,除了洞察号着物理探测站、好奇号和毅力号火星车之外,还有一架机智号火星直升机,它已经成功在火星上飞了12次,持续飞行时间1309秒,飞行距离约2500米,可以看出,火星直升机的探测范围比火星车要大多了,有着先天优势。 毅力号火星车和机智号火星直升机 而最近我国也传出消息,正在研制自己的火星直升机,其中一个方案叫做火星表面巡航无人机,长得与机智号非常类似。不过,我们是否可以将目光放长远一些,突破机智号的桎梏和外形限制,将目光瞄准更先进的构型,比如美国刚刚公布的第二代火星直升机MSH。 我国火星直升机方案之一 美国第一代火星直升机机智号 美国第二代火星直升机MSH 机智号的旋翼直径虽然长达1。2米,但它终究只是一个1。8公斤重的小不点,主要任务也只是验证在火星大气层中能不能飞,而师出同门的MSH就先进多了。首先,它的体重由机智号的1。8公斤,增加到约30公斤,这意味着它能够携带更多的设备,做更多的实际探测工作。 MSH和机智号体型对比 其次,它还装备了机械臂手臂和微型钻头,基本上相当于一台飞行的火星车,可以在悬崖峭壁上采集火星土壤,寻找生命的痕迹。由于体型够大,它不再像机智号一样,需要火星车的支持,而是能独立活动。 MSH有机械臂和钻头,能单独行动 但最重要的是,MSH的飞行系统由机智号的碳纤维泡沫芯的共轴双旋翼,升级为六轴四旋翼系统,一共有24个叶片,这样才能让30公斤的无人机在相当于地球35000米高空的稀薄大气层中自由飞行。 机智号火星直升机 MSH也有其他方案 而这一点,让人想到闻名全球的我国无人机产品大疆,大疆无人机就是采用多轴布局,这种设计带来的优点就是操控性好,因为它通过调整不同旋翼之间的相对速度,就能调节不同位置的推力,从而控制飞机维持姿态、或完成各种机动飞行,反应相当灵敏,而且不存在反扭力矩的问题。 多轴飞行器操控性好 不过,由于火星上环境特殊,空气稀薄,需要直升机的旋翼足够大,产生足够的升力,为此大疆也需要像MSH一样,将6个旋翼伸出去,从而能容纳下24片0。32米长的叶片,达到4米的总直径,这一点,相信在技术方面我们不会有什么问题。 MSH展开和折叠状态 MSH基本上相当于一辆会飞的火星车 要造火星直升机,最困难的还是动力系统,机智号旋翼每分钟旋转2400转,翼尖速度接近0。7马赫,却只靠头顶的一小块太阳能电池板供电。而MSH的动力系统原理和机智差不多,太阳能电池板也比机智大不了多少,却要面对近17倍的体重,并驱动更多更大更复杂的旋翼。说实在的,这么小一块太阳能电池板,我感觉连给手机充电都不够,NASA却能做到如此效率,真是匪夷所思,而这也是我国能否成功研制火星直升机的关键。 MSH火星直升机另一个方案 不过,我国是全球无人机最大的生产国和消费国,形成了全世界最完整最先进的无人机产业链,如果集全社会的力量来研制火星直升机的话,也许还有更好的方案,从而避开美国机智号和MSH的难题。 NASA曾考虑过固定翼火星无人机 其实可以试试这种固定翼和旋翼结合的无人机