NASA预测：未来在火星上飞行的无人机或导致周围空气发光

在地球上，静电放电通常只是一种恼人的现象。但是在火星上，任何与超干的大气层--甚至是干燥的土壤--"摩擦"的东西都会产生一种叫做摩擦起电的现象。

当某些成对的材料，如地毯和你的鞋子在一起摩擦时，一种材料会向另一种材料放弃一些电子。电荷的分离可以产生一个电场。这个过程在地球上也自然发生，规模大得多，有时在飞机和船舶上看到电晕或电光，被称为“圣艾尔摩之火”的电风暴。

虽然像Ingenuity这样的无人机或微型直升机产生的电流确实很小，但Farrell说，它们可能大到足以使叶片和无人机其他部分周围的空气发出蓝紫色的光芒。

“无人机上快速旋转的叶片产生的电流太小，不会对飞行器或火星环境造成威胁，”他在一份新闻稿中说，“但是它们提供了一个机会，可以做一些额外的科学工作，以提高我们对积累.... 摩擦起电的理解。"

相关论文于2021年3月发表在《行星科学杂志》上。

人们一直担心摩擦起电，因为在火星和月球上，发生这种情况的条件很理想，特别是在土壤中。土壤比地球上的沙漠沙子更干燥，当火星车轮子上使用的材料--如铝或钢--与土壤摩擦时，可能会产生足够的电荷，给无人机的电子设备带来问题。因此，已经开发了接地系统来解决这个问题。

但是Farrell和他的团队研究了在火星上的无人机或旋转飞行器发生这种情况的可能性，因为火星空气的干燥度以及火星空气中的灰尘的倾向。

该团队应用实验室测量和计算机建模来研究电荷如何在无人机的旋翼上积累。他们发现，当无人机的叶片旋转时，它们会碰到火星空气中的微小尘埃颗粒，特别是当直升机靠近地表并将尘埃吹到周围时。

当叶片撞击尘粒时，电荷被转移，在叶片上积聚并形成一个电场。当电荷积累到很高的水平时，大气开始导电，这个过程被称为"大气击穿"，创造出一群电子，形成一个增强的电流，起到消散或抵消旋翼机上电荷积累的作用。

由于火星大气层极其稀薄--在表面只有地球海平面大气层压力的大约百分之一--这使得击穿更有可能。然而，研究人员承认，他们的结果是一种预测，有时大自然有其他计划。

“从理论上讲，应该有一些影响，但电子雪崩是否强大到足以产生辉光，以及在操作过程中是否可以观察到任何微弱的辉光，都有待于在未来的无人机火星飞行中确定。”Farrell说，“事实上，人们甚至可以在叶片附近和腿部放置小型电子测量仪，监测任何充电的效果。这种电气监测器既可以具有科学价值，又可以在飞行过程中为无人机的健康提供关键的输入。”

关键词：科学探索

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