想用一群机器人蜜蜂来取代机智号直升机

经验 2024年07月17日 21:49 947 堇煊

就在几年前，人类终于首次实现了在另一个星球上的可控飞行。美国宇航局派往火星的“机智”号直升机出色地完成了这项艰巨的任务。它现在得到了应得的休息，直到有一天某个勇敢的人类探险家来把它捡起来，并把它放在某个博物馆里。

但是，如果NASA使用一系列类似蜜蜂的柔性翼机器人来探索火星地形，而不是四轴飞行器呢？这就是阿拉巴马大学亨茨维尔分校的KangChang-Kwon和他的同事提出的“Marsbee”提案背后的想法。该项目早在2018年就得到了美国宇航局高级概念研究所（NIAC）的资助——让我们看看他们用它做了什么。

这个概念最初的灵感来自东京大学对蜻蜓状微型飞行器（MAV）的研究。它是为数不多的能够在地球重力下飞行的无人机之一，使用灵活的翅膀扇动。但它在火星上有用吗？

考虑到能否实现柔性翼飞行，火星与地球相比既有优势，也有劣势。在优势方面它有大呢？地球引力的一半，所以飞机起飞所需的力更小。然而，与地球相比，火星上的大气只有地球的1%左右，所以一架柔性机翼飞机要想产生这种力量，需要推开的大气要少得多。

最终，Marsbee项目第一阶段的一部分就是确定该方法是否可行。但为什么要这么做呢？机智号，当时被称为火星2020直升机，已经走上了在另一个星球上进行首次动力飞行的道路。虽然它成功地完成了既定的任务，但它也有几个缺点，包括相对较大的尺寸，这在星际旅行中是非常宝贵的，而且飞行时间只有3分钟左右。

显然，这两个限制都不是一个大问题，但一种更小更轻的柔性机翼飞机可以解决这两个问题。工程师们甚至有可能在“机智”号和“毅力”号一起行驶时所需的同一个空间里存放多个飞行器。但它们会起作用吗？

简短的答案似乎是“没有额外的技术开发”。设计建模显示出在成功启动Marsbee任务之前必须解决的几个领域的弱点。最大的障碍似乎是柔性结构（例如构成系统机翼的结构）如何与红色星球不确定的空气动力学环境相互作用。

其他的挑战还包括电池组的重量，想用一群机器人蜜蜂来取代机智号直升机以及引导和控制系统的开发，该系统既要能应对火星随机风的大气，又要保持足够小、足够轻，可以装在一个柔性机翼飞行器上。此外，在没有GPS的情况下指挥飞行将是一项挑战，而GPS在火星上还不存在。

目前，开发Marsbees的努力似乎被搁置了，至少在过去几年里是这样。随着“机智”号的成功，许多关于在这颗红色星球上飞行可行性的问题已经得到了回答。但随着技术的进一步发展和风险的降低，也许有一天我们会看到机器人蜜蜂在这颗红色星球上嗡嗡作响。

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