火星探测主力为何是漫游车,而非直升机?直升机升空有多难?

人类对火星情有独钟,文学家们喜爱火星,一直以来就流传着各种各样关于火星的传说,科学家们也喜欢火星,多年来他们研究火星,使得火星成为了地球以外,人类最为了解的星球,了解程度甚至超过了月球,更有人把火星比喻为太阳系中的第二个地球。

说火星是太阳系中的第二个地球,实在是有些言过其实了,人类之所以研究火星、探索火星,并不是因为火星与地球多么的相像,而是实在没有什么别的办法。目前人类的航天水平还十分有限,能够勉为其难进行深度探索的星球也就只有眼前的这三个:月球、金星和火星。早在1969年,人类便登上了月球,虽然人类已经踏足这颗星球,但这颗星球对于人类的价值实在有限,它太小了,又没有大气,昼夜温差大得惊人,想要住到月球上去,几乎是没有什么可能。

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转过头来看看金星,这是一颗看起来与地球最为相似的行星,它大小与地球相仿,又是地球的邻居,虽然比月球远得多,但努努力,还是去得了。

不过当人类第一次近距离了解了金星的状况后,一切幻想便都打消了,这是一颗环境极其恶劣的星球,基本上可以称得上是一颗“火之炼狱”,温室效应使得这颗星球的表面温度达到了464摄氏度。既然月球和金星都没有什么改造的价值,人类就只好瞄准火星了。这里虽然同样也不宜居,但还是可以看到一些曙光,毕竟这里有稀薄的大气,两极还有冰盖,改造一下,未来没准还真有希望成为人类的旅居地。正是因为如此,人类才对火星拥有如此浓厚的兴趣,探索和研究火星成为了很多国家航天计划的重要组成部分。

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那么探索火星依靠的是什么呢?是漫游车,而且在未来很长一段时间里,漫游车可能都是火星探索的主力军。

火星漫游车的确是挺炫酷的,不过说到底,它毕竟也就是台车,得依靠轱辘向前跑,无论是速度还是视野,都不是很优秀,那么为什么不使用直升机呢?其实使用直升机来进行火星探索也是科学家们一直以来的梦想,毕竟直升机肯定拥有比漫游车更好的视野,能够从更有利的角度来观察火星的情况,所以在2021年2月,机智号火星直升机就搭载毅力号火星车降落在了火星的表面。

作为人类航天史上第一架在为星球起飞的无人机,机智号并没有肩负什么了不起的使命,它的主要任务只有一个,就是“正常起飞”,在主要任务能够达成的前提下,在顺便用它的两个摄像头拍摄一些照片,回传地球。

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人类历史上第一架在外星球起飞的无人机的主要任务为什么仅仅是“正常起飞”呢?在火星起飞很难吗?的确很难。

我们先来看看直升机为什么能够升空。让直升机起飞的升力来自于它的螺旋桨,那么螺旋桨是如何通过转动产生升力的呢?当直升机起飞时,它的旋翼便开始旋转,随着桨叶转动的加快,在桨叶的上方空气流动的速度逐渐加快,而在桨叶的下方,空气流动的速度则会减慢。

在这里,我们要提出一个原理,就是伯努利原理,这一原理简单来讲就是在气流或水流之中,流速小,压力就大;流速大,压力就小。平时我们站在站台边缘等地铁的时候,当列车呼啸而来,有时我们会感觉有一股力量将我们向前推,就是因为高速而来的地铁使得我们面前的空气流动速度加快了,所以前方的压力变小了,而后方的空气流动速度相对较慢,所以压力较大,后面压力大,前面压力小,所以我们就会感觉有股力量把我们向前推,所以等地铁时,不要站的太靠前。

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直升机的升力就是利用了伯努利原理,由于转动的桨叶上方的空气流动速度快,所以压力小,而下方的空气流动速度慢,所以压力大,于是旋翼的上下就出现了压力差,于是就产生了一个向上的升力。

在地球之上,要获得升力,相对较为简单,但在火星之上就有所不同了。火星的大气压只有地球的0.6%,可谓是非常稀薄,所以为了能够让无人机飞起来,机智号尽量减轻了负重,只携带了两个摄像头和一个无线传输模块,总重只有1.8kg,且为了能够获得更大的升力,它的螺旋桨转速达到了每分钟2400转,即便如此,理论上它也只能维持最长30秒的跳跃式飞行。由此可见,在未来很长一段时间内,火星探测的主力军仍然还是漫游车。

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页面更新:2024-06-20

标签:火星   直升机   桨叶   升力   无人机   螺旋桨   月球   机智   星球   主力   原理   空气   地球   人类   速度   压力   体育

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