科學研究 - 日本開發火星飛機，升力需為地球上的33倍

日本正在推進在火星上用飛機進行探查的研發項目，目的是讓飛機在火星的大氣中飛行並進行探測。日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）與大學研究人員組成的研究團隊將於近期開始實施模擬火星環境下的飛行實驗。2050年前後，可以長距離移動的各種飛機就可能會在火星上空飛行，探索火星的每一個神秘角落。

將在與火星環境接近的3萬5000米高空實施飛行實驗

JAXA的實驗基地位於北海道大樹町，來自JAXA、日本東北大學和東京都立大學等的5名研究人員及3名學生已於6月中旬進入基地，開始為火星飛機實驗做準備。按照計劃，將利用熱氣球在接近火星環境的3萬5000米高空處分離試驗機，並將嘗試滑翔。

飛機難以在火星上飛行的原因是，火星的大氣密度只有地球的約百分之一，火星的重力為地球的三分之一，因此物體飛行所需的「升力」需要為地球的33倍。

試驗機重約6000克，長約1.4米，寬約2米，擁有較大的主翼。在最大限度減輕試驗機重量的同時，還擴大了展弦比，以獲得在火星飛行所需的動力。

研究團隊從10多年前就開始研究火星飛機，2016年也實施了同樣的實驗，但此次將重點進一步放在了機身的控制上。為此，擴大了掌控飛行的尾翼的面積，並試著利用配備的感測器控制飛行。之前的實驗是利用計時器來調整飛行角度等。此次的實驗結果將被用於研究未來在火星上實現飛行的技術。

目前火星探測的最先進設備是在地面行駛的火星漫遊車（Rover）。以1997年登陸火星的「旅居者號」為首，美國先後發射了很多火星漫遊車。中國2021年5月發射的「祝融號」火星漫遊車也成功脫離著陸於火星的無人偵檢器「天問1號」，開始行駛。

然而，火星上存在山谷等火星漫遊車難以靠近的地方，而且火星漫遊車很難長距離行駛，而飛行器則可以克服這些問題，既能從陸地上也能從空中探測火星。

美國已經在火星上成功實現了了小型直昇機的飛行。如果是擁有機翼的飛機，可以進一步延長飛行距離。JAXA等計劃2020年代後半期實現火星飛機的飛行。

此外，JAXA還在設計用於火星的小型無人航空載具。火星飛機實驗結束後將成立新的研究會，正式推進研發。預計小型無人航空載具可用來探測不容易受太空輻射等影響的人類有望居住的洞窟等，計劃2030年代實現實用化。

另外，東北大學的永井大樹教授表示：「還可以考慮像發射器一樣從火星漫遊車上發射小型飛機飛行的方法，以及通過超小型衛星將飛機投放到火星上空進行探測。」

據推測，大約35億年前的火星上有著豐富的水資源，環境像地球一樣可供生物繁衍生息。今後數十年如果火星上的飛行探測能夠成為主流，就可以解開火星的大量謎團。JAXA宇宙科學研究所的大山聖副教授表示，「火星的飛行探測競爭今後可能會越來越激烈」。

研究移居火星時代的移動方式

第一個成功地正式著陸火星進行探測的偵檢器是美國1976年發射的海盜1號。過去，美國開展行星探測的對手是前蘇聯，現在則與中國展開了激烈的競爭。

美國太空企業Space X的企業家埃隆·馬斯克（Elon Musk）正在構思未來移民火星的計劃。屆時人類能否乘坐飛機前往火星呢？東京都立大學的金崎雅博教授表示：「以飛機的形狀載人飛往火星很困難。可能需要一種不同的飛行方式。」

在火星上飛行的想法最早出現在1950年代。截至目前已經設計過直昇機和飛機等多種形狀，其中還有結合熱氣球和飛機機翼的「混合型」。東北大學的永井教授指出，如果是這類形狀的機身，「可以說載人也是有望實現的」。

美國國家航空太空局（NASA）也提出了今後結合傳統的火星漫遊車和直昇機探測火星的計劃。設想讓直昇機從空中探索火星漫遊車的行駛路線，或者在平坦的地面上利用火星漫遊車探測，在火星漫遊車難以靠近的場所則利用直昇機探測等。為了擴大火星飛機的用途，關鍵需要結合多種技術。

日文：松添亮甫、《日經產業新聞》，2021/06/25
中文：JST客觀日本編輯部

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