史上最貴的小飛機(jī)為了配合“火星2020”探索任務(wù)，美國航天局的噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室打造了一架無人直升機(jī)，它只有1.8公斤重，卻總共花掉了8500萬美元（5.5億人民幣），相當(dāng)于每克重量耗資47222美元！考慮到國際金價(jià)是61.66美元/克，這架名

史上最貴的小飛機(jī)

為了配合“火星2020”探索任務(wù)，美國航天局的噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室打造了一架無人直升機(jī)，它只有1.8公斤重，卻總共花掉了8500萬美元（5.5億人民幣），相當(dāng)于每克重量耗資47222美元！考慮到國際金價(jià)是61.66美元/克，這架名叫“機(jī)智號(hào)”的小飛機(jī)每克價(jià)格達(dá)到黃金的766倍，說它是“史上最貴”應(yīng)該不會(huì)有人反對(duì)吧。

“機(jī)智號(hào)”火星直升機(jī)

如此昂貴的小飛機(jī)，它肩負(fù)著什么樣的科學(xué)使命呢？NASA對(duì)它的期待很簡單，三個(gè)字：飛起來。

任務(wù)是如此地簡單，“機(jī)智號(hào)”上沒有攜帶任何的科學(xué)設(shè)備，只裝了兩個(gè)攝像頭和一個(gè)低帶寬的無線傳輸設(shè)備，負(fù)責(zé)在1公里以內(nèi)把飛行過程的照片傳給火星車。當(dāng)然了，由于火星距離地球太遠(yuǎn)，電磁波一來一回至少需要十幾分鐘，從地面遙控?zé)o人機(jī)飛行不太現(xiàn)實(shí)，因此“機(jī)智號(hào)”會(huì)按照地面設(shè)定的程序，再根據(jù)傳感器的數(shù)據(jù)“自主”飛行。

有朋友說，NASA傻呀！不就是飛起來么，用大疆分分鐘搞定，1萬塊錢不到的事。你別說，用大疆還真未必行，因?yàn)榛鹦歉厍虻沫h(huán)境完全不一樣。

在火星想飛起來有難度

火星半徑大約是地球的一半，平均密度也小于地球，所以火星表面的重力很低，一個(gè)體重100斤的漂亮姑娘要是去到火星稱重，她大約只有38斤。也就是說，地面上1.8公斤的“機(jī)智號(hào)”，在火星表面只需要0.68公斤的推力（差不多是電風(fēng)扇三檔風(fēng)）就能飛起來。是不是很容易？

但是且慢！你可能不知道火星大氣極度稀薄，表面大氣壓力只有地球海平面的0.6%，電風(fēng)扇開三檔好比你打了個(gè)哈欠。火星空氣差不多相當(dāng)于地球34公里高度的空氣密度，在地球上只有一架飛機(jī)能飛到這么高，1977年前蘇聯(lián)的米格-25曾短暫地沖上37650米高度，排名第二的美國“黑鳥”升限是26600米。34公里已經(jīng)接近真空了，直升飛機(jī)那是想都別想。

這么看起來，“機(jī)智號(hào)”想在火星上飛起來還真是不容易。

別看火星直升機(jī)身板兒小，總重量只有1.8公斤，但噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室卻給它配了兩對(duì)“巨大”的碳纖維螺旋槳，旋轉(zhuǎn)起來直徑達(dá)到1.2米；為了能飛起來，螺旋槳的轉(zhuǎn)速要達(dá)到2400轉(zhuǎn)/分鐘，翼梢速度接近0.7馬赫。你可能會(huì)說，2400轉(zhuǎn)不快呀，但相對(duì)于這么大的螺旋槳和如此輕的重量，要做到精準(zhǔn)可控，還是有點(diǎn)難的。

“機(jī)智號(hào)”采用了共軸雙槳的推進(jìn)方式，也就是說它的兩副螺旋槳是上下重疊，下邊的螺旋槳順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，上邊的逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，跟我們平常見到的大多數(shù)直升飛機(jī)不同。這又是為什么呢？

說到底，NASA還是希望它能獲得更大升力。

我們常見的直升飛機(jī)大多頂著個(gè)主旋翼，在尾巴上還豎著裝一個(gè)尾槳。主旋翼在旋轉(zhuǎn)的時(shí)候會(huì)推動(dòng)空氣，空氣的反作用力在旋翼上產(chǎn)生一個(gè)反向扭矩，旋翼逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)身就會(huì)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，這是很危險(xiǎn)的，會(huì)造成飛機(jī)失控。我們在直升機(jī)的尾巴上也安裝一個(gè)螺旋槳，讓它向左吹風(fēng)，通過推力來補(bǔ)償機(jī)身的扭矩，就能達(dá)到控制方向的效果。

大多數(shù)直升飛機(jī)都采用這種方式，是因?yàn)樗Y(jié)構(gòu)很簡單，不需要太過復(fù)雜的機(jī)械構(gòu)件，可靠性也更高。但它的機(jī)械效率比較低，因?yàn)榇罅康哪芰勘挥脕淼窒ちΧ皇怯脕懋a(chǎn)生升力。

1754年，俄羅斯科學(xué)家發(fā)明了同軸雙槳直升機(jī)（沒想到吧），他將一對(duì)反向旋轉(zhuǎn)的螺旋槳裝在同一個(gè)軸上，當(dāng)兩個(gè)螺旋槳的轉(zhuǎn)速相同時(shí)，它們產(chǎn)生的扭矩會(huì)相互抵消，因此機(jī)身可以保持方向，不需要尾槳來糾偏。

同軸雙槳直升機(jī)的好處顯而易見，它顯著提升了螺旋槳的升力，輸出功率穩(wěn)定、飛行過程中葉片振動(dòng)小、同時(shí)降低了后退葉片失速現(xiàn)象。它的不足之處就是旋轉(zhuǎn)部件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且由于葉片間氣流擾動(dòng)的關(guān)系，兩對(duì)槳葉相加的推力只比一對(duì)槳葉多15%，不是我們想象的1+1=2的關(guān)系。

“機(jī)智號(hào)”配備了一組2Ah的索尼鋰電池，只能供小飛機(jī)飛最多90秒和大約50米距離，完了它必須停下來利用太陽能充電?；鹦潜砻婀庹杖?，充電時(shí)間可能會(huì)很長。

NASA在太空探索上面花錢向來都是不眨眼，一輛“毅力號(hào)”火星車耗資27.25億美元，花8500萬做一架小飛機(jī)——盡管它的任務(wù)只是飛起來拍個(gè)短視頻，那也在情理之中，畢竟這是在火星上的第一次空氣動(dòng)力飛行。

可能下次咱們天問二號(hào)訪問火星也會(huì)帶架飛機(jī)上去，當(dāng)然，價(jià)錢肯定不會(huì)這么貴，像“機(jī)智號(hào)”這樣的，85萬一架恐怕都有人罵“敗家”吧？

誰知道呢！