飞翔在火星
Eugenie Samuel
著 译：
Shea
与仅能移动数英寸的火星旅居者不同，NASA希望下一代的火星着陆器能够携带一个飞行器，以扩大任务的覆盖范围。
尽管火星有着较小的重力加速度，但是它稀薄的大气使得设计一种飞行器也变得相当的困难。由于大气密度不足地球的1%，传统的飞机根本无法升空。“地球上任何飞机都不可能在火星上飞起来，”佐治亚理工学院的空气动力学工程师鲍勃·迈克尔孙（Bob Michelson）说。
一架有着巨大螺旋桨的固定翼飞机也许可行，可是布满岩石的火星表面意味着它要以某种方式在半空中起飞。而且它巨大螺旋桨的高速旋转很容易就能突破火星的音障——这样会浪费许多的能源。
迈克尔孙认为他找到了答案——模仿昆虫的飞行。他的昆虫机器人Entomopter很像一只飞蛾，体宽约1厘米，每秒钟振翅30次。他相信将翼展扩大到1米，它就能提供足够的升力，使它飞翔在火星。
昆虫机器人的翅膀靠化学“肌肉”驱动，除了能喷出一股稳定的废气之外，这种化学“肌肉”就象是电池。迈克尔孙说化学肌肉技术一度是机密，直到这项技术获得了专利。
但是昆虫拍打翅膀却不遵循同样的原理。直到最近科学家仍旧为搞清楚大黄蜂的飞行而大伤脑筋：蜜蜂的翅膀是如此的倾斜，以至于给人一种它会在飞行中会失速的感觉。
但是，1997年发现昆虫之所以没有失速是因为它利用了翅膀上方的气流。它们拍打翅膀的同时，也在旋转翅膀的顶端，这样就形成了一个圆形的气旋，它会停留在翅膀上，并且增加翅膀的有效厚度，进而提供了升力。
迈克尔孙说，通过从化学肌肉里经管道吹出废气至翅膀下面，使翅膀上下运动，他也可以做到这一点。他说：“这应该可以使气旋稳定，使它在翅膀上驻留更长的时间，因此可以使空气平滑的流过翅膀和气旋。”在测试中，它制造出了没有气体时的5倍升力。为减少运动的部件，他使每一对翅膀都像跷跷板一样运动，以防止任何的倾斜。昆虫机器人的翅膀与躯干用弹簧相连，这样使得它在拍打翅膀时，翅膀也会做前后的旋转。这样也使得对能量的需求降到了最小。
迈克尔孙另一个借鉴昆虫的地方是共振。昆虫以相同的频率来振动翅膀，这为它们提供了绝大多数的能量，同时也使它们发出嗡嗡声。
迈克尔孙的“飞蛾”将以超声波的频率发出嗡嗡声，这样它也可以被用来回声定位。振动是由于废气流经一个空穴而产生，就象是能发出超声波的笛子。
加州大学伯克利分校研究昆虫飞行的学者迈克尔·迪克孙（Michael Dickensen）对昆虫机器人并不抱多大希望。“我不知道在这个系统上使用了多少有关火星的技巧。”但是一个飞行机器人没有必要像昆虫一样飞行。“但也许它会引导一个潮流，”迪克孙说。
译自 [New Scientist，02 June 2001]
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