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設(shè)備與工具
為了減輕重量，AeroVironment公司的工程師們用泡沫制作了葉片，并用碳纖維包裹起來，在其他車身部件上使用了更為奇特的材料，比如鈹金屬基復(fù)合材料。對于航空電子設(shè)備和電源，該團(tuán)隊(duì)轉(zhuǎn)而使用商用現(xiàn)成的部件。"匠心號"用普通的鋰離子電池來存儲電力，它的計(jì)算機(jī)是高通驍龍?zhí)幚砥鳎@種處理器在各種智能手機(jī)中都能找到。它們可能不像“毅力號”火星車上的硬件那樣不容易出故障，但它們比使用太空級硬件更便宜，同時(shí)還能滿足直升機(jī)的性能要求。由于“匠心號”對火星車的主要任務(wù)并不重要，噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)可以用一些智能手機(jī)組件上進(jìn)行冒險(xiǎn)嘗試。
還有一個(gè)挑戰(zhàn)，就是簡單地弄清楚如何測試這個(gè)東西。"以前沒有人這樣做過，所以團(tuán)隊(duì)必須發(fā)明一種方法來逐步測試火星漫游車，而另一個(gè)團(tuán)隊(duì)則在同時(shí)發(fā)明直升機(jī)，"昂（Aung）表示："我們真的很偏執(zhí)，我們必須這樣做，因?yàn)槲覀兠媾R著很大的時(shí)間壓力，需要快速取得進(jìn)展，以趕上火星漫游車的發(fā)射。所以我們真的不得不提前考慮。"
團(tuán)隊(duì)打造了兩臺"匠心號 "原型無人機(jī)，一臺用于環(huán)境測試，另一臺用于飛行測試。環(huán)境測試是一門讓航天器的生活變成地獄的藝術(shù)?！敖承奶枴钡脑蜋C(jī)暴露在極度寒冷的溫度下，以模擬火星上的條件，它被放置在小型引爆點(diǎn)附近，以確保它能夠承受探測器上用來展開降落傘的炸藥的爆炸沖擊，并且它用最強(qiáng)力和最糟糕的立體系統(tǒng)進(jìn)行轟擊，以查看當(dāng)暴露在火箭發(fā)射的極端振動中時(shí)，飛機(jī)的所有螺母和螺栓是否能夠保持緊密。
飛行測試是在一個(gè)直徑25英尺（約7.62米）的巨大真空室中進(jìn)行的，真空室中充滿了二氧化碳，以復(fù)制火星大氣的成分和稀薄程度?；鹦巧系囊χ挥械厍蛏系娜种?，由于NASA還沒有弄清楚如何控制引力本身，該機(jī)構(gòu)的工程師不得不通過其他方式進(jìn)行補(bǔ)償，以創(chuàng)造一個(gè)真實(shí)的火星場景。對于“匠心號”無人機(jī)來說，這意味著在飛行器上附加一個(gè)重力卸載系繩。該系繩看起來有點(diǎn)像釣魚線，可以動態(tài)調(diào)整，以拉起直升機(jī)，剛好可以模擬直升機(jī)飛行時(shí)重力降低的影響。
就物理學(xué)而言，在火星上駕駛直升機(jī)與在地球上駕駛直升機(jī)本質(zhì)上是一樣的:槳葉旋轉(zhuǎn)并以足夠快的速度向下拉動空氣以產(chǎn)生升力。但是細(xì)節(jié)決定一切，親自動手的飛行實(shí)驗(yàn)幫助“匠心號”團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了在另一個(gè)星球上駕駛直升機(jī)的一些怪癖。在一次早期測試中，一位AeroVironment公司的工程師發(fā)現(xiàn)，他能夠在一個(gè)開放的真空室中完美地駕駛“匠心號”原型機(jī)。但是，一旦艙室被密封，空氣被抽出來模擬火星的環(huán)境，直升機(jī)就開始表現(xiàn)不穩(wěn)定，變得難以飛行。"這時(shí)我們才意識到，也許控制并不像我們想象的那樣簡單，"巴拉拉姆說。
在地球上，由于槳葉的長度和旋翼周圍的湍流空氣動力學(xué)環(huán)境，直升機(jī)的槳葉在旋轉(zhuǎn)時(shí)有自然扇動的趨勢。如果不是因?yàn)榈厍蚝窈竦拇髿鈱訉⒄駝幼枘岬揭粋€(gè)可控制的程度，這種拍打的反饋將使直升機(jī)幾乎不可能控制。但正如AeroVironment工程師所發(fā)現(xiàn)的，火星的大氣層太過于稀薄，不可能產(chǎn)生這種拍打阻尼效應(yīng)果，而且當(dāng)襟翼在飛機(jī)上產(chǎn)生漣漪時(shí)，會對飛機(jī)的控制造成嚴(yán)重破壞。巴拉拉姆（ Balaram）認(rèn)為:“這讓我們所有的NASA直升機(jī)專家都非常興奮，因?yàn)閷λ麄儊碚f，這就像是用全新的眼光看待一切?！睘榱藦浹a(bǔ)這一影響，“匠心號”團(tuán)隊(duì)重建了葉片，使其更加堅(jiān)硬。
這很大程度上取決于飛行測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。與已經(jīng)記錄了數(shù)小時(shí)飛行時(shí)間的“匠心號”原型機(jī)不同，這架飛往火星的直升機(jī)只在星球上的空中停留幾分鐘。巴拉拉姆（ Balaram）說:“我們不想在測試過程中磨損系統(tǒng)。”等到NASA在火星表面拋棄“匠心號”的時(shí)候，這架無畏的小直升機(jī)只飛了不到30分鐘。
巴拉拉姆（ Balaram）說，美國國家航空航天局（NASA）已經(jīng)在研制下一代外星直升機(jī)，而在飛行試驗(yàn)中由“匠心號”收集的工程數(shù)據(jù)將直接影響到它們的發(fā)展。這些未來的直升機(jī)看起來可能與以往的“匠心號”有很大不同——例如，NASA正在研究的一種設(shè)計(jì)有六個(gè)旋翼——而且它們肯定會更大。
但是，在另一個(gè)行星上的首次科學(xué)飛行可能不會發(fā)生在火星上。2025年，美國宇航局（NASA）計(jì)劃發(fā)射一架名為“蜻蜓”(Dragonfly)的小型核動力四軸飛行器，前往土星最大的衛(wèi)星土衛(wèi)六(Titan)周圍尋找生命跡象。“蜻蜓號”將比“匠心號”壽命長得多——預(yù)計(jì)它將花兩年時(shí)間在土衛(wèi)六表面飛行——而且它將有2英里（約3.2km）的高度范圍。土衛(wèi)六通常被認(rèn)為是太陽系中最容易飛行的地方，因?yàn)樗拇髿鈽O其稠密，重力也很低。巴拉拉姆（ Balaram）認(rèn)為:“如果你不介意寒冷，你可以在身上系上翅膀，自己飛過去。不過現(xiàn)在，我們只能湊合著用一架直升機(jī)?！?/p>
撰寫：GolevkaTech
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