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火星探索新利器:“纳米纸飞机”如何展翅高飞?

2024-11-08来源:天脉网编辑:瑞雪

人类对火星的好奇与探索欲望从未停歇,尤其是关于火星上是否存在生命以及人类未来是否能移民火星的疑问,更是激发了全球科学界的探索热情。2020年,美国宇航局计划发射“毅力号”火星探测车,这将是继前三辆美国探测车之后,再次踏上火星地表的探索先锋。

然而,仅凭现有的火星车进行探索,进程缓慢。以正在火星执行任务的“好奇号”为例,其每日行进距离仅为20米,这样的速度显然无法满足人类对于火星全面探索的迫切需求。面对这一挑战,美国宇航局的科学家们提出了创新的解决方案——利用“纳米纸飞机”技术。

在自然界中,蚂蚁和蜜蜂等昆虫通过团队协作,能够高效地寻找和分享食物。受此启发,科学家们设想在火星上释放一群机器人“蜂群”,以协助火星车进行更广泛的探索。然而,这一设想面临一个难题:火星车容量有限,难以装载大量机器人,且小型机器人难以搭载足够的能源进行远距离飞行。

正是在这个背景下,“纳米纸飞机”应运而生。这种纸飞机由纳米纸板材料制成,主材料为氧化铝薄膜,通过堆叠成中空板结构,形成类似瓦楞纸板的孔洞夹层,从而大大增强了其强度和硬度。纳米纸板的硬度是同质量实心纸板的一万倍,同时重量轻、弹性大,即使弯曲超过90°也能恢复原状。

纳米纸飞机不仅具有这些物理特性上的优势,更重要的是,它不需要额外的能源就能飞行。在火星上,它可以利用风力以及由太阳光照射产生的温度差异形成的风力,实现更远距离的飞行。火星的重力仅为地球的38%,这使得纳米纸飞机能够携带超过自身重量10倍的探测器,尽管其自重仅为1/3毫克。

研究团队已经在纳米纸飞机上安装了自备光源的摄像头,用于完成基本的拍摄任务。同时,他们还在研制小型的探测水和甲烷的化学传感器,这些设备将有助于科学家快速找到火星生命或潜在的人类宜居地。然而,纳米纸飞机的召回问题仍需解决。为此,科学家们计划在飞机上安装激光接收器,通过激光控制其受热区域,从而调整飞行速度和方向。

在实验室实验中,科学家们已经能够通过改变纳米纸飞机的受热区域来控制其起落。未来,这种好用的火星“纸飞机”有望随“毅力号”火星车一同前往火星,成为火星的“向导”,在火星车前方收集道路信息,指引其更顺畅地行驶。同时,纳米纸飞机也可能成为火星的“原住民”,在广阔的火星上空飞行,记录和研究火星的大气与地质特征,为人类寻找最适宜的栖息地提供宝贵数据。