从火星直升机,看星际探索的新形式

01

近年,世界各国掀起了太空探索的新一轮热潮,传统的航天强国美国动作频频,官方的NASA和马斯克的SpaceX都不乏新点子,俄罗斯继续维持着常态化的服务保障工作,欧洲空间局时有闪光,新晋航天大国中国则即将开启空间站时代,甚至日本、印度、阿联酋等也不甘交白卷。

2020年作为火星轨道最佳发射窗口,有多达4个探测器到访红色星球,中国“天问一号”计划一次性完成绕、落、巡,至今仍围绕火星旋转遥感,美国或许考虑到已有数十年探索经验,故让“毅力号”直接着陆,并尝试解一个新题,那便是万众瞩目的“机智号”火星直升机

由于技术原因,这架直升机首飞时间一拖再拖,也算吊足了地球人的胃口,好消息是,她最终成功起飞。有人会问,无人机十分普及的如今,几人组成的航拍小组亦能实现视距外无人机控制,同样作为旋翼式无人机的火星无人机,起飞这么麻烦?

事实如此,火星表面气压比地球表面低100倍,这就意味着直升机的升力也应提高100倍,每分钟2500转的转速对材料性能提出了巨大考验,加之星际间的远程控制,这次首飞的难度非同小可,因此,这架直升机上还携带了当年莱特兄弟首飞机翼上的一小块织物,以标示其重大意义。

▲火星直升机起飞瞬间(实拍)


02

创新无疑是人类进步的阶梯,比照当前的科技基础,有了天马行空的想象,方能实现指向未来的跨越。放眼航天领域,新型的探索方式层出不穷,透过这次的火星直升机,我们可以一览宇宙探秘的新途径。

比如直升机这类飞行器,一改往日贴地巡视的探测模式,优势显著。纵使火星车、月球车具有强大的地形适应能力,但外星球上多有巨大的岩石、难以预知的复杂地质,地面探测车往往如履薄冰,仔细观察许久,才能挪动几米,直升机则少有这种烦恼,站得高看得远,自己可以寻找相对平坦的地方降落,也可以为地面探测车规划路线。

除此之外,山脉、峡谷等都不再成为前行的阻碍,一旦此举成功,人类的足迹将不再拘泥于外星平原,而是可以更加全面地开展考察。毋庸置疑,此次区区的几米高度、几百米巡航半径将打开星际探索的新纪元,甚至为后期人类永久定居点的交通问题提供模本。

▲飘浮于金星大气层的飞艇(概念图)

03

同是飞行,金星上的飞行则是另一番风味,可以选择飞艇。在太阳系中,金星与地球仿佛孪生姐妹,体积和质量均相仿,直到上个世纪中后期,依然有不少人认为金星拥有同地球类似的宜人气候。

遗憾的是,真实的金星如同炼狱,与太阳更近的距离、自身无比活跃的地质活动、浓密大气层导致的致命温室效应,使这里到处充斥硫酸浓雾金属像雪花一样飘落,全然一个恐怖世界。

不过,科学研究发现,金星的高层大气截然相反,大约50-60km的高度上,有着与地球对流层相似的气压,气温也恒定在20-30℃,高处的大气层有能力阻挡宇宙辐射,同时又处于致命毒气之上,这个夹层甚至被称作太阳系中最像地球的地方。

如今不太常见的飞艇,非常适合这里的空域,地球组分的空气在此处相对较轻,既可用作浮空气体,也可供给乘员呼吸。

金星飞艇能够长期飘浮,成为一个能耗很低的观测平台、科研平台。大致上看,利用当前技术基本满足研制工作需要,还有一些亟待攻克的细节问题,比如飞艇从飞船或空间站向金星空域转移,再比如飞艇要在较短时间展开并完成充气,涉及火箭系统、降落伞系统、飞艇乘员舱等协同联动,还需要许许多多的试验去论证。

▲探索木卫二海洋的潜艇(概念图)  

04

飞行可以解决很多问题,但对于一些海洋星球来说,还有更加新奇的方案,如潜水。木卫二(欧罗巴)被认为是太阳系除地球外最有可能存在生命的星球,其外部被厚达几公里,甚至数十公里的冰层覆盖,但由于它与木星之间的引力作用,带来巨大的潮汐动能,以致加热内部。

目前,木卫二有水几乎已是定论,而据粗略测算,冰层之下有着深达100km的全球性海洋,是地球海洋最深处马里亚纳海沟的10倍。

探索木卫二,当然首选水下设备,于是,科学家们提出了潜艇方案,如若实现,这也是人类交通工具首次在其他星球的海洋中畅游。同样,木卫二的潜艇需要特殊设计。

深度爆表的木卫二海洋,可谓“极度深寒”,人们常有耳闻的军用潜艇,最深下潜记录1250米,大多数也只能在300米左右戛然而止,如果要去更深的地方,需要乘坐“蛟龙号”这类深潜器。

技术困难,可以选择探索一部分区域,达到警戒水位即上浮,但木卫二还有一个特殊情况。水压与深度基本上成正比,木卫二表面少则几千米、多则几十千米的厚重冰层本身就已加剧了压力,甚至跋山涉水刚见到液体海洋,就被巨大压力压扁了。

因此,这艘潜艇必须具有远超地球最强深潜器的卓越抗压能力。当然,也不能只会潜水,还必须能够钻冰,可以说是一个多位一体复合型探测器。

伴随着航天技术的发展,将会涌现出越来越多的新探测手段。除了在其他星球上驾驶直升机、飞艇、潜艇,还有许许多多指向深空的飞行器,离子火箭、光子火箭、曲速飞船都有可能带来一个全新的纪元。大可幻想有一天,宇宙之旅会如日常通勤般稀松平常。

(文内图片来自网络)

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