独家：未来火星飞机如何揭开红色星球甲烷之谜

独家：未来火星飞机如何解开红色星球甲烷之谜

玛吉，目前尚处于早期阶段的概念，可以在火星大气中寻找难以捉摸的生命痕迹。

艺术家描绘的火星空中和地面全球智能探测器(玛吉)。

(图片来源:查戈成)

火星上的甲烷很难追踪，但解决方案可能正在路上。

一架名为“玛吉”的早期概念飞机将很快启动一项由宇航局资助的为期9个月的研究，探索其在火星上空翱翔的可行性。它不会很快到达这颗红色星球，如果有需求的话，但很明显，科学上需要在火星上有更多的飞行器。

宇航局的机智号直升机是第一架在火星上翱翔的重于空气的飞行器，在2021年2月与毅力号火星车一起抵达火星后，完成了72次飞行。虽然“机智”号在2024年1月的一次硬着陆让它永久停飞，但未来仍有足够的空间容纳更多的飞行器。

“玛吉”是“火星空中和地面智能探测器”的缩写，它被设计为在火星周围的任何地方运行一个火星年(接近两个地球年)。在距离地面3300英尺(1000米)的高空飞行，它的主要任务之一是寻找甲烷。这种难以捉摸的分子可能是生命的迹象，但经过几十年的探索，科学家们在火星大气中几乎没有运气发现它的存在。

甲烷是一种可能的生物特征气体，在火星上很难找到。它不时出现在大气层中，火星上或绕火星运行的航天器，以及地球上强大的望远镜都能探测到它。例如，自2012年以来，宇航局长期运行的好奇号火星车(毅力号的前身)多次检测到甲烷，但其水平忽高忽低——背景水平低于空气分子的十亿分之0.5 (ppb)，有时会飙升至20 ppb。

首席研究员查戈成成告诉太空网址（Space.com），下一步合乎逻辑的可能是制造像“玛吉”这样的飞行器。查戈成是协流飞机公司的首席执行官，也是迈阿密大学的教授，他在宇航局创新先进概念项目下获得了9个月的资金，以进一步探索这一概念。

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从设计上看，玛吉可以在空中停留111英里(179公里)的距离，只要给太阳能电池板充一次电。查戈成说，探测器上的高分辨率仪器可以探测到大气中痕量的甲烷，或者其他潜在的瞬态现象，比如火星上的液态水。更好的是，“我们还可以在任何我们想要采集样本的地方着陆。”他告诉太空网址。

2019年5月12日，宇航局好奇号火星车在火星上拍摄的57张照片。好奇号在火星上发现了甲烷的瞬态信号。(图片来源: NASA/JPL-Caltech/MSSS)

玛吉假定的飞行范围得益于一项专利技术，该技术将使用空气压缩机使飞机保持在空中。空气压缩机将少量的空气从机翼的后部移动到机翼的前部，既增加了升力又减少了阻力。

这一过程将使“玛吉”号能够灵活地适应不同的温度和大气压，使它能够在火星的不同季节和不同纬度的稀薄空气中航行，特别是在像冬天这样具有挑战性的季节。据宇航局称，通常情况下，火星大气的压力在6到10毫巴（百帕）之间，仅为地球表面压力的百分之一。在寒冷的季节，大约25%的大气凝结在极帽上，导致红色星球的压力进一步下降。

在到达火星之前，玛吉必须达到创新先进概念项目第一阶段研究的主要目标，即确定飞机是否真的能在火星稀薄的大气中工作。“我们将做更多的车辆设计和可行性研究，我们也将做科学任务，”查说，强调合作伙伴，如宇航局在南加州的喷气推进实验室也将参与科学方面。

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火星上的甲烷之谜可能开始明朗了

下一步，如果最初的玛吉研究进展顺利，将被纳入为期两年的创新先进概念项目第二阶段，以深化工程和科学工作。根据任务的优先级，一系列的调查可能会在任务中进行，比如检查火星的奇怪磁场，或者拍摄高清晰度的火星表面特征。

查戈成研究玛吉背后的想法已经有20多年了，主要是在工程方面。在此之前，他也获得了几项资助，包括国家航空航天局资助的一种射流控制，以及国防高级研究计划局(DARPA)授予的航空运输奖。

他很高兴看到“机智”号在这段时间里试飞:“当我们看到‘机智’号直升机飞行时，非常非常激动人心。”他期待着其他火星探险者尽快登上天空。

在宇航局火星样本返回计划的资金问题持续存在之前，这可能会相对较快地发生。目前的概念是，在本世纪30年代，两架直升飞机可以与返回任务一起飞行，从地面带回由毅力号收集的贮藏物。

BY:Elizabeth Howell

FY:陈圣贝

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