导读 经过70多次成功飞行后，一个损坏的旋翼结束了非凡且具有开创性的Ingenuity直升机火星任务。现在，美国宇航局正在考虑如何使用更大、能力更...

经过70多次成功飞行后，一个损坏的旋翼结束了非凡且具有开创性的Ingenuity直升机火星任务。现在，美国宇航局正在考虑如何使用更大、能力更强的直升机作为这颗红色星球上的空中地质学家。在过去的几年里，科学家和工程师一直在研究这一概念，提出了一种六旋翼六轴飞行器，其大小与毅力号火星车差不多。

它被称为火星科学直升机(MSH)，不仅可以充当未来火星车的空中侦察机，更重要的是，它还可以在稀薄的火星大气层和陆地上携带重达5公斤(11磅)的科学仪器在流动站无法到达的地形中。

2024年3月月球与行星科学会议上发表的一篇新论文概述了这种直升机可以完成的地质工作。

这篇题为《用直升机揭开火星地壳的起源和岩石学》的论文指出，关于火星表面的构成和历史存在几个悬而未决的问题，特别是最近发现了玄武岩成分中意想不到的二分法。在火星探测器和轨道航天器的观测中，一些区域似乎受到了水的影响，而另一些区域则没有。

该论文的主要作者、爱荷华大学的瓦莱丽·佩雷(ValeriePayré)表示：“直到过去十年，我们还认为火星上的岩浆岩只是玄武岩。”“但通过最近的漫游车和轨道测量，我们观察到岩浆岩的多样性与我们在地球上看到的相似。”

佩雷通过电子邮件解释说，火星上有一些二氧化硅浓度较高的岩石，称为长英质岩石——长石和硅酸盐——富含元素，预计不会在火星表面发现。

佩雷说：“我们用好奇号火星车测量了这些，并通过轨道测量得到了一些关于哪里可能有其他物体的线索。”“然而，轨道数据集中缺乏特写图像(毫米级)和成分分析，无法了解这些长英质岩石是否广泛分布在火星上或仅分布在少数位置。这对于了解火星地壳的性质非常重要它是由地壳构成的，如果它与地壳相似，这对地球的形成甚至过去的气候都有影响。”

佩雷和她的团队认为，直升机非常适合探索火星车无法穿越的地方，例如海拔过高的地形，因为在那里着陆需要太多燃料。

他们提出的仪器包括用于小比例矿物测绘的小型可见光和近红外(VNIR)光谱仪，以及带有微型成像仪的小型激光诱导击穿光谱仪(LIBS)，该仪器类似于好奇号和好奇号上的ChemCam激光仪器。毅力号漫游车。研究小组在论文中写道，配备这些仪器的直升机可以飞行数公里来探测有希望的长英质地形，并在微米尺度上测量它们的成分。

佩雷说：“我们可以飞越这些可能的长英质地形，使用可见光/近红外光谱仪观察其中的矿物，降落在感兴趣的地点，拍摄特写图像，并使用LIBS测量这些岩石的成分。”“我们终于可以知道火星的地壳是什么，并更好地了解它是如何形成的。”

还可能有一个机载磁力计，用于测量磁场异常，以更好地了解火星磁场如何运作，但目前尚不确定。火星目前不存在全球磁场，但在其生命早期就有过。

佩雷告诉《今日宇宙》：“这样的有效载荷最终将使我们能够通过测量不同年龄的沉积岩的成分和矿物质来更好地了解火星过去的气候。”

2020年发表的一份概念设计论文提出了一种火星六轴飞行器，质量约为31公斤(70磅)，总直径略高于4米(13英尺)。每组转子都有大约0.64米(2英尺)长的叶片。该直升机将由可充电太阳能电池供电。这不仅可以为转子提供动力，还可以为所需的科学仪器提供动力。

这架直升机的移动速度可达每秒30米(60英里/小时)，但也可以在一个地点上空盘旋长达五分钟。艾姆斯研究中心、喷气推进实验室和马里兰大学的工程师写道，MSH每次飞行的飞行范围可达10公里(6.2英里)。凭借这样的速度和航程，MSH可能会在几天内覆盖与“毅力号”和“好奇号”等漫游车数年所走过的面积一样多的地面。

佩雷说：“直升机可以飞行的事实将有助于任务访问火星车无法到达的地方，我们可以访问我们以前从未想象过的地方。”

佩雷和团队提出了几个着陆点，包括盖尔陨石坑(GaleCrater)，好奇号火星车在那里发现了演化的长英质岩石;巨大的水手谷峡谷，轨道观测显示那里的深层地壳中含有长石岩石;和希腊盆地，2,300公里长的撞击坑已知有长石层。