在70多次成功的飞行之后，一个坏掉的旋翼终于结束了非凡的、开创性的“机智”直升机在火星上的任务。现在，美国宇航局正在考虑，如何让一架更大、更有能力的直升机成为火星上的空中地质学家。在过去的几年里，科学家和工程师们一直在研究这个概念，他们提出了一种六旋翼六角飞行器，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）”，不仅可以作为未来火星车的空中侦察员，更重要的是，它还可以在稀薄的火星大气中携带重达5公斤（11磅）的科学仪器，并降落在火星车无法到达的地形上。

在2024年3月的月球和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，有几个悬而未决的问题，尤其是最近发现的玄武岩组成中意想不到的二分法。从火星漫游者和轨道航天器的观测来看，有些地区似乎受到了水的影响，而有些地区则没有。

该论文的主要作者、爱荷华大学的瓦莱丽·佩雷（Valerie payr）说：“直到过去十年，我们都认为火星上的岩浆岩只是玄武岩。但通过最近的漫游者和轨道测量，我们观察到火星上有各种各样的岩浆岩，与我们在地球上看到的相似。”

瓦莱丽·佩雷解释说，火星上有一些硅含量较高的岩石，称为长英质岩石（长石和硅酸盐），它们含有丰富的元素，预计不会在火星表面发现。

瓦莱丽·佩雷说：“我们用好奇号火星车测量了这些，并通过轨道测量得出了其他火星车的一些线索。然而，轨道数据集缺乏特写图像（毫米尺度）和成分分析，无法了解这些长英质岩石是在火星上广泛分布，还是仅分布在少数几个地方。这对于了解火星地壳是由什么组成的以及它是否与地壳相似非常重要，这对火星的形成甚至过去的气候都有影响。”

研究团队认为，直升机将是探索漫游者永远无法穿越的地方的完美选择，比如海拔太高的地形，因为在那里着陆需要太多的燃料。

他们提出的仪器包括，用于小型矿物学测绘的小型化可见和近红外（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），这是一种类似于好奇号和毅力号漫游车上的ChemCam激光仪器的仪器。在他们的论文中，研究小组写道，携带这些仪器的直升机可以飞行数公里，探测有希望的长质地形，并在微米尺度上测量它们的成分。

瓦莱丽·佩雷说：“我们可以飞越这些可能的石英地形，使用可见光/近红外光谱仪观察它们的矿物质，降落在感兴趣的位置，拍摄特写图像，并用LIBS测量这些岩石的成分。我们最终可以知道火星的地壳是什么，并更好地约束它是如何形成的。”

探测器上还可能装有磁力计，用于测量磁场异常情况，以便更好地了解火星磁场的运作方式，这一点目前仍不确定。火星目前没有全球磁场，但在其生命早期有过。

瓦莱丽·佩雷说：“这样的有效载荷，最终将使我们能够通过测量不同年龄沉积岩的成分和矿物质，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，其质量约为31公斤（70磅），总直径略高于4米（13英尺）。每组转子的叶片长约0.64米（2英尺）。这架直升机将由可充电太阳能电池提供动力。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。

这架直升机可以以每秒30米（60英里/小时）的速度飞行，但也可以在一个地方盘旋长达5分钟。来自艾姆斯研究中心、喷气推进实验室和马里兰大学的工程师们写道，火星科学直升机（MSH）每次飞行的航程可达10公里（6.2英里）。以这样的速度和范围，MSH可能在几天内就能覆盖像毅力号和好奇号这样的漫游者多年来走过的地方。

他们说：“直升机能够飞行的事实，将使任务更容易到达探测器无法到达的地方，我们可以到达我们以前从未想象过的地方。”

瓦莱丽·佩雷和他的团队提出了几个着陆点，包括盖尔陨石坑，好奇号火星车在盖尔陨石坑发现了进化的长英质岩石；巨大的水手谷峡谷，在轨道观测中发现了一个含有长石岩石的深层地壳；还有Hellas盆地，一个2300公里的陨石坑，已知有长石层。

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