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美国宇航局资助的为期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。

美国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，美国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，他在美国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，美国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。据美国宇航局称，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，如美国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，包括美国国家航空航天局资助的一种射流控制，以及美国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。

在美国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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