下一代火星无人机旋翼首次实现超音速

科技日报北京5月11日电 据美国NASA官网发布的最新消息，美国已圆满完成新一代火星直升机旋翼的关键试验。此次实验中，旋翼叶片尖端在模拟火星大气环境下成功突破音速，达到了1.08马赫（即声速的1.08倍）。这项技术进步将为日后火星无人机携带更重的科学仪器和设备、以及低空深度探测提供坚实基础。

此次测试是在“机智号”火星直升机的探索成果基础上推进的。2021年，“机智号”实现了人类首次在地外行星上完成动力受控飞行，但它没有搭载科学设备，仅用于验证飞行技术。如今，新的火星飞行项目（SkyFall项目）要求飞行器具备更强承载能力，以支持科研考察和未来载人、机器人任务。由于火星的大气密度只有地球的约1%，加上火星引力大，想要获得足够的升力十分困难，因此提升旋翼速度成为技术突破的核心。

此前，NASA喷气推进实验室“机智号”团队将旋翼速度控制在每分钟2700转，叶片尖端速度保持在0.7马赫，避开接近音速时出现的复杂物理现象。火星上的音速大约为每小时869公里，而地球海平面的音速是每小时1220公里。为进一步提升升力，科研人员在太空模拟舱中注入二氧化碳以模拟火星大气环境，并不断提升三叶旋翼的转速，在迎风条件下进行测试。

最终测试结果显示，旋翼转速达到3750转/分钟时，叶片尖端速度先达到0.98马赫，在迎风条件下成功突破至1.08马赫。这一突破使火星飞行器的升力提升约30%。此外，新一代SkyFall的两叶旋翼只需3570转/分钟，就能达到类似速度。

团队在模拟舱关键位置铺设了金属板以保障安全。此次试验不仅证明了旋翼能够在超音速条件下安全运行，也为火星直升机的设计积累了重要数据。SkyFall项目团队已将这些测试成果纳入未来直升机规格，计划于2028年12月发射三架新一代无人机，继续“机智号”的探索任务。

展望未来，新型火星直升机将具备更强的载重能力，能够搭载更大容量电池和更重的科学仪器，实现远距离、复杂环境下的探测，助力火星地质、气候和生命迹象研究，为人类登陆火星做好准备。