NASA JPL 測試證實新一代火星旋翼機葉片安全突破音障

NASA 的噴射推進實驗室（JPL）成功測試新型旋翼葉片，喺模擬火星環境下突破音障。呢啲測試喺專用真空艙內進行，證明未來飛機可以達到超音速葉尖速度，以克服火星稀薄大氣層帶嚟嘅挑戰。喺 137 次測試中，旋翼葉尖達到 1.08 馬赫。喺地球上係 760 mph（1,223 kph），但火星上音速僅為 540 mph（869 kph），因為該行星獨特嘅大氣密度同極低溫度。

呢個進展為 2028 年 SkyFall 任務鋪路，該任務將部署可攜帶更重科學酬載嘅飛機前往紅色行星。「NASA 喺 Ingenuity 火星直升機上取得巨大成功，但我們要求下一代飛機喺紅色行星上做得更多，」JPL 火星探測計劃經理 Al Chen 表示。「呢個要求唔容易。火星上一切都難，飛翔係其中最難嘅，因為大氣層極其稀薄，難以產生升力，但火星重力卻相當大，」Chen 補充。

從 Ingenuity 演進

基於 Ingenuity 嘅遺產，該機喺 2021 年證明火星動力飛行可行，NASA 嘅新 SkyFall 項目代表由純技術示範轉向功能性科學探索。呢啲下一代飛機將配備專用傳感器同儀器，喺低空收集關鍵數據。機隊將為機器人任務同未來人類探險提供必要支援。為喺火星超稀薄大氣層——僅為地球 1% 密度——產生足夠升力，工程師必須將旋翼葉片轉速推至近超音速。地球直升機有充足空氣分子喺低速提供推力，但火星飛機必須逼近「音障邊緣」先至能維持飛行。

為管理風險，Ingenuity 團隊嚴格限制轉速喺 2,700 rpm，並保持安全裕度，避免音障不可預測物理現象同火星塵捲風可能引起嘅亂流。「如果 Chuck Yeager 在此，他會話你喺 1 馬赫附近情況會變得古怪，」JPL 旋翼測試負責人 Jaakko Karras 表示。「有呢個考慮，我們計劃 Ingenuity 飛行時喺無風情況下保持葉尖喺 0.7 馬赫，咁即使飛行中遇上火星逆風，葉尖都唔會超音速。

但我們希望下一代火星飛機有更高性能，需要證明旋翼可以安全加速。」 為評估未來火星直升機設計，工程師喺 JPL 25-Foot Space Simulator 測試 AeroVironment 三葉片旋翼，改裝二氧化碳同金屬板襯裡模擬火星環境，並防範葉片故障。團隊監測旋翼達 3,750 rpm（0.98 馬赫），之後引入漸強逆風測試葉片喺音障邊緣嘅耐用性。成功將葉尖推至 1.

08 馬赫，帶來 30% 升力提升，讓未來火星飛機可攜帶更重科學傳感器同更大電池。測試延伸至雙葉片 SkyFall 旋翼，因葉片跨度更長，喺較低 3,570 rpm 即達近超音速。呢啲結果確認下一代設計能應付紅色行星上長時間高性能飛行所需極端物理條件。