当美国宇航局最新的火星漫游机器人“毅力”于今年2月登陆这颗红色星球时,它的货物中有一长串虚拟的“第一”。毅力是有史以来第一个在另一颗行星上进行完全自主超精密着陆的航天器。在未来几个月里,它还将首次尝试通过实验性的莫西仪器从世界稀薄的二氧化碳大气中生产纯氧。在“毅力”号任务结束之前,它将是第一个收集火星样本以最终返回地球的任务,这也可能使它成为第一个发现地球以外生命迹象的任务。但漫游者最壮观的第一次可能发生在下周,预计届时它将从腹部展开一个4磅重的小包裹。

那个包裹是一架太阳能直升机,叫做聪明才智如果成功的话,它可以作为“毅力”号正在进行的巡游的小型空中侦察机,并在此过程中,成为有史以来第一架在另一颗行星上运行的动力飞机,并为未来的星际飞行任务铺平道路,飞向世界上不那么友好的天空超过

美国宇航局喷气推进实验室(JPL)的机智工程师塔林·贝利(Taryn Bailey)说:“我们已经在地球上做了我们能做的一切。我们已经模拟了火星环境。我们已经做了广泛的测试。我们已经尽可能多地为考试学习。现在我们必须参加。”

但是,尽管独创性可能预示着太空探索的未来,这架微型直升机也尊重过去。藏在Ingenuity的太阳能电池板下面缠绕在电缆上并用绝缘胶带固定近118年前,在俄亥俄州代顿市中心的Rike Kumler百货公司购买的这种未漂白的“西方骄傲”细棉布是1903年世界第一架飞机Wright Flyer的一部分。

头等舱

在20世纪之交,当比空气还重的飞行被认为是不可能的时候,两个名叫威尔伯和奥维尔·赖特的自教兄弟在西代顿的自行车店后面发明了飞机。

“威尔伯一开始就写信给史密森学会,询问他们关于飞行的任何信息,”莱特兄弟的曾孙侄斯蒂芬·莱特说。在接下来的几年里,莱特兄弟建造了实验滑翔机,并制造了一个风洞进行升力和阻力测试。“有了风洞斯蒂芬·赖特说:“他们能够收集到关于微小翼型设计的精确数据,以及他们自行车店周围的金属板碎片。”

但螺旋桨设计可以说是兄弟俩最艰巨的任务。“他们的结论是,空气螺旋桨实际上只是一个旋转的机翼,”他们的机械师查理·泰勒回忆道,查理·泰勒为莱特飞行器制造了定制引擎,“通过在风箱中进行实验,他们得到了他们想要的设计。”泰勒的故事出现在他在1948年12月25日出版的科利尔杂志

为了使他们的飞行器更符合空气动力学,威尔伯和奥维尔·赖特用一台Singer缝纫机缝制了未漂白的西部薄纱织物Pride of the West muslin,并将其伸展到机翼、方向舵和升降舵上。1903年12月17日,经过大约四年的胜利、挫折和艰苦的准备,莱特兄弟终于在小鹰镇附近的北卡罗来纳州外滩的狂风沙滩上进行了世界上第一次动力控制的比空气重的飞行。

从小鹰号到火星

一个多世纪后,Ingenuity的团队成员看到了他们的开创性任务和那次决定性的首次飞行之间明显的相似之处。

“莱特兄弟把他们的大部分精力放在了测试项目上,”JPL Ingenuity的首席工程师鲍勃·巴拉姆(Bob Balaram)说。“就像建造飞机一样,机智测试项目与建造直升机本身一样,甚至更具挑战性。像莱特兄弟一样,我们必须建造自己的风洞,只不过我们使用了900多台电脑风扇。马特·基农,他是我们的查理·泰勒,是制造莱特飞行引擎的技工。马特为每台发动机手工缠绕铜线。每个绕组在显微镜下大约需要100个小时。”

但也像莱特兄弟一样,在独创团队开始制造组件之前,它必须确定飞行是否可行,特别是在火星上,那里的大气密度比地球上的空气密度低99%。贝利说:“最初,测试直升机是人工驾驶的,但人类的反应时间不足以适应这样一个稀薄的环境。那时,我们开始寻找一种自动驾驶车辆,一种由计算机和命令驱动的直升机。”

两个工程模型成功地经受了广泛的空气动力学和环境测试,帮助Ingenuity团队确定它确实可以构建一个自治系统,不仅可以在稀薄的火星空气中导航,而且还可以在寒冷的辐射表面生存。“从那里,我们建立了飞行模型,也进行了广泛的测试,”贝利说,“这有助于我们达到现在的水平。”

赖特的作品

在Ingenuity前往火星之前,JPL官员联系了卡里隆历史公园在赖特兄弟国家博物馆所在地代顿,获得了一个原始的赖特Flyer织物样本。“早在20世纪40年代,奥维尔·赖特就制作了很多这样的样本,”卡里隆历史公园馆长史蒂夫·勒希特说。

但这并不是赖特飞人第一次搭便车进入太空。1969年7月,已故的尼尔·阿姆斯特朗(Neil Armstrong)在太空飞行期间将飞机的一部分送上了月球阿波罗11号1998年,时任美国参议员、前NASA宇航员的已故约翰·格伦乘坐航天飞机飞行发现用Wright Flyer面料样品牵引。发现2000年,作为STS-92任务的一部分,他还将另一只斯沃琪送上了太空,在国际空间站停留了一周。

“这是我又一次希望能和我的曾祖父们交谈,”莱特兄弟的曾祖父阿曼达·赖特·莱恩(Amanda Wright Lane)说。“他们不会感到震惊和高兴吧。想想118年来我们来到火星的地方,真是太了不起了。”

奥维尔·赖特于1948年1月30日去世,距离太空时代的黎明还有近十年,尽管他活着见到了这位已故的飞行员查克·耶格尔打破了音障. “我们正在开辟一个全新的领域,”贝利说。“任何跟随的人都会受益。有时你做事情只是为了证明你能做到。我们正在展示我们能做到这一点。我认为这足以推动我们前进。”