NASA的SkyFall火星直升机将使用微型斗篷来探测地下。(图片来源：NASA/JPL-Caltech) 想象一下：一群微型机器直升机从红棕色的天空降落，优雅地着陆在火星表面。它们穿着什么？微型斗篷。NASA的SkyFall任务将向火星发送三架配备地下探测雷达技术的小型旋翼机，它们的外观恰好像微型斗篷。在来自NASA喷气推进实验室（JPL）的新视频中，这些独特设计的织物条带显得相当奇怪，甚至有点意外，这些视频展示了小型无人机练习着陆。但这些斗篷实际上是灵活的天线，可以让飞行器透视红色星球表面以下寻找水冰。“唯一能够远程探测浅层地下冰的方法就是尽量靠近地面飞行，”SkyFall的地下探测雷达首席仪器科学家Adrian Tang在8月6日的声明中说。“通过低速飞行，一架SkyFall直升机能够捕捉到雷达图像，这些图像能够分辨出干燥土壤转变为冰的微细层，探测其存在和绘制其范围。” 自从几十年前开始，轨道飞行器就一直在研究火星，对这颗行星进行成像和雷达测绘。但从轨道上看，它们的雷达无法看到行星表面以下的前几英尺材料——科学家们期望在这个区域中找到与岩石和尘土混合的浅层冰沉积物。这项工作对未来的宇航员来说可能非常重要，他们需要更好地了解脚下的地面以确保安全，同时对于寻找可处理为饮用水、氧气和燃料的可及冰的未来旅行者也至关重要。SkyFall将遵循Ingenuity的步伐，Ingenuity是第一架在其他星球上飞行的旋翼机，它搭搭载在NASA的“毅力”探测器上。新的直升机在设计上极大地借鉴了Ingenuity，而Ingenuity在地球上的重量仅为4磅（1.8千克）。但SkyFall将比Ingenuity更为强大，后者的主要任务是展示直升机可以探索火星的稀薄天空。SkyFall的微型斗篷地下探测雷达使用了一种名为Vivaldi的灵活天线，这种天线早在1978年就被发明，旨在测量火星表面以下最多16英尺（5米）的深度。雷达将能够探测从行星表面以下几码到表面材料的最上层的区域。而天线的独特设计确保SkyFall无人机能够在着陆时进行这些地下观测而不会损坏设备。天线极其轻便，团队将其微型化，使其既适合这个微型直升机的尺寸又符合形状要求，这些直升机在静止状态下离地面仅有6英寸（15厘米）。设计的棘手之处在于，设计师必须在保持功能的情况下微型化雷达天线。但他们成功做到了这一点，这些微型雷达斗篷能够在旋翼机执行任务时弯曲和移动，飞翔在红色星球上并着陆。“尽管我们成功地将天线缩小了很多，但它仍然比直升机的腿长约1.5倍，”JPL的SkyFall地下探测雷达机械主管Christine Gebara在声明中补充道。“这意味着在着陆时，Vivaldi必须弯曲避开——如果它着陆在岩石上，它的弯曲程度甚至更大，”她补充道。“但当直升机再次起飞时，天线必须恢复原位以进行数据采集。由于预计SkyFall将在火星上进行数十次飞行，我们需要一根能在这些压力下反复承受而不失去形状的天线。” NASA JPL的一位雷达工程师正在测试SkyFall直升机上的天线。(图片来源：NASA/JPL-Caltech) 为了使这些微型斗篷能够在其他星球上经受住惊人的壮举，负责直升机的工程师们用多层聚酯和Vectran（一种灵活但非常坚固的材料，以前用于缓冲NASA的Spirit和Opportunity火星探测器在2004年着陆时的安全气囊）覆盖了天线。天线的形状还利用了灵活的玻璃纤维胶带弹簧和轻便的结构进行加固。总共，每个天线的重量微乎其微，仅为5盎司（142克）。但巧妙的设计还不够。到达火星并非易事，NASA需要确保这些微型直升机及其设备能应对挑战。因此，在JPL的环境测试实验室，模拟不同的地球环境以外的环境，SkyFall团队对旋翼机及其微型雷达天线进行了测试。他们一遍又一遍地弯曲和弯曲天线，模拟多次在表面的着陆，暴露航天器于极端温度，持续检查以确保在所有这些测试中，直升机仍能传送和接收雷达信号。在这次测试结束时，天线承受了200次模拟火星着陆。