
科學家試圖通過仿生技術打造可在火星大氣中飛行的飛機,一次任務可完成大范圍的探索和勘探作業
到目前為止,我們對地外天體的探索幾乎完全依靠軌道探測器和登陸器,比如在火星任務中,固定式著陸器或者漫游者火星車是探索火星表層土壤的重要平臺,科學家希望能設計出在在火星大氣中飛行的飛行器對火星近地面層進行大規模地探索,但問題是火星大氣非常稀??,謸]械厙蠔F矯媧篤芏鵲?.6%,這意味著常規飛行器可以在火星大氣中以較高的速度飛行,然而可在火星大氣中飛行的飛行器是否可行呢?
眾所周知,對于流體中的物體可以通過雷諾數(Re)來表示飛行器周圍的情況,其涉及到飛行器長度、速度以及流體密度等參數 , 由于火星大氣的密度較低,科學家認為可以將飛行器設計成類似昆蟲的撲翼模式,地球上的昆蟲鳥類飛行是低雷諾數飛行,在升力不足時可以通過撲打、翻動翅膀獲得足夠的向上作用力,空氣粘性效應比較明顯,當然鳥類與昆蟲相比,空氣粘性作用相對會弱一些 , 可以通過氣流來控制飛行姿態,從某種角度上看 , 昆蟲其實是在空氣中游泳,而不是飛行 。
【科學家試圖通過仿生技術打造可在火星大氣中飛行的飛機】因此 , 在設計火星飛行器時需要有一個系統方程,通過精確設計的平均撲打頻率方程可以預設飛行器的質量、機翼面積等參數,我們可以在方程中對飛行器參數進行調節,使其滿足火星的重力環境和空氣密度 。最終科學家可以獲得一個雷諾數范圍 , 從仿生學角度設計火星飛行器,有研究認為天蛾是很好的研究對象,采用與天蛾類似的飛行技術可以打造出適合火星大氣中飛行的飛行器 。由于火星大氣密度較低,只需要稍微一躍就能前進很遠,如果我們擁有這樣的飛行器,就能在短時間內完成對火星表面很大區域的探索任務 。
科學家認為或許有一天我們會在火星上部署鴨子大小的天蛾飛行器,仿生學技術是設計火星飛行器的重要途徑,當然 , 飛行器還需要面對電力供應和維護等問題,其優勢也非常明顯,可在一次任務中完成對火星表面廣大區域進行勘探 。(騰訊科學 Everett/編譯)
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