无动力滑翔机设计可以在火星上飞行

受信天翁飞行的启发，一组研究人员和太空专家设计了一架可以在火星上飞行的滑翔机。该团队的目标是使用滑翔机来分析这颗红色星球的大气和地质情况。

美国宇航局火星气候模拟中心的研究科学家亚历山大·克林说:“在这个行星边界层中，就像在地面上方的最初几公里处，有这个非常重要、关键的部分。”

“这是地表和大气之间所有交换发生的地方。在这里，灰尘被收集到大气中，微量气体混合在一起，山谷流对大尺度风进行调制。我们只是没有太多关于它的数据。”

目前，有8个活跃的宇宙飞船在轨道上运行火星它以每像素约1英尺的分辨率收集火星表面的图像。与此同时，三辆火星车在地面上穿行，以更高的精度绘制火星上的小块区域。然而，这两种设备都无法分析地球大气和表面的一部分，科学家对此非常感兴趣，因为它包括大气气候过程和地质特征，如火山和峡谷。

为了解决这一数据差距，克林与亚利桑那州的一组科学家合作设计了一种滑翔机，可以观察表面探测器或轨道航天器无法覆盖的空间。

最终的设计在杂志上发表的一篇论文中描述航空航天，图为一架装备好的滑翔机有飞行，温度和气体传感器，还有摄像头。每架滑翔机的重量估计只有11磅。根据研究小组的说法，飞机将利用风能飞行数小时甚至数天。

该团队的滑翔机并不是第一个希望在火星稀薄大气中飞行的发明。2021年，美国宇航局一架4磅重的直升机在这颗名为聪明才智，这被认为是第一个在另一个星球上测试动力控制飞行的设备。

然而，“匠心”是一种太阳能驱动的飞行器，一次只能飞行大约3分钟，最高高度只有12米(约39英尺)，这不足以进行克林设想的那种研究。

该论文的第一作者阿德里安·鲍斯克拉(Adrien Bouskela)说:“其他这些技术都受到能源的限制。”

“我们的建议是就地利用能源。这在扩展任务的方法上是一种飞跃。因为主要的问题是:你怎么能免费飞行?你如何利用那里的风能和热动力来避免使用太阳能电池板和依赖需要充电的电池?”

亚利桑那州的研究小组没有使用直升机，而是使用了重量轻、成本低、风力驱动的滑翔机作为解决方案。

这些飞机将使用几种不同的飞行方法，包括在有足够垂直风的情况下简单的静态飞行。他们还可以使用一种称为动态翱翔的技术，这种技术就像长途旅行中的信天翁一样，利用了水平风速随着高度的增加而增加的现象，这种现象在火星上特别常见。

利用这种灵活的操纵，滑翔机可以不断地从大气中获取能量，一次飞行数小时甚至数天。

论文合著者Jekan Thanga说:“这几乎是你必须亲眼看到才能相信的事情。”

由于它的重量小该模型重11磅(5公斤)，大小(3.4米)，可以装进一颗小卫星，作为更大任务的一部分送到火星，然后像折纸一样展开或膨胀到最终尺寸。研究人员还在考虑通过气球或小飞船的方式将飞机送入大气层，这些气球或小飞船可以作为飞机的停靠站。滑翔机甚至有可能在飞行后重新停靠在气球或飞艇上，继续完成多项任务。

在火星表面着陆后，这些飞机将继续向航天器传回有关大气层的信息，基本上成为气象站。这样，每架退役的火星滑翔机都将成为气象站网络中的另一个节点，类似于地球上的气象站网络。

Bouskela说:“如果我们耗尽了飞行能量，或者我们的惯性传感器由于某种原因突然失效，我们希望继续进行科学研究。”“从行星科学的角度来看，任务仍在继续。”

今年夏天，这个团队准备在海拔约1.5万英尺的地方测试实验飞机，那里的大气层更薄，飞行条件更类似于火星。最终，研究人员的目标是在未来的火星任务中为其信天翁式滑翔机争取一席之地。