獨家：未來火星飛機如何解開紅色星球甲烷之謎
瑪吉，目前尚處於早期階段的概念，可以在火星大氣中尋找難以捉摸的生命痕跡。
藝術家描繪的火星空中和地面全球智慧探測器(瑪吉)。
(圖片來源:查戈成)
火星上的甲烷很難追蹤，但解決方案可能正在路上。
一架名為「瑪吉」的早期概念飛機將很快啟動一項由美國國家航空暨太空總署資助的為期9個月的研究，探索其在火星上空翺翔的可行性。它不會很快到達這顆紅色星球，如果有需求的話，但很明顯，科學上需要在火星上有更多的飛行器。
美國國家航空暨太空總署的機智號直升機是第一架在火星上翺翔的重於空氣的飛行器，在2021年2月與毅力號火星車一起抵達火星後，完成了72次飛行。雖然「機智」號在2024年1月的一次硬著陸讓它永久停飛，但未來仍有足夠的空間容納更多的飛行器。
「瑪吉」是「火星空中和地面智慧探測器」的縮寫，它被設計為在火星周圍的任何地方執行一個火星年(接近兩個地球年)。在距離地面3300英尺(1000公尺)的高空飛行，它的主要任務之一是尋找甲烷。這種難以捉摸的分子可能是生命的跡象，但經過幾十年的探索，科學家們在火星大氣中幾乎沒有運氣發現它的存在。
甲烷是一種可能的生物特征瓦斯，在火星上很難找到。它不時出現在大氣層中，火星上或繞火星執行的航天器，以及地球上強大的望遠鏡都能探測到它。例如，自2012年以來，美國國家航空暨太空總署長期執行的好奇號火星車(毅力號的前身)多次檢測到甲烷，但其水平忽高忽低——背景水平低於空氣分子的十億分之0.5 (ppb)，有時會飆升至20 ppb。
首席研究員查戈成成告訴太空網址（Space.com），下一步合乎邏輯的可能是制造像「瑪吉」這樣的飛行器。查戈成是協流飛機公司的執行長，也是邁阿密大學的教授，他在美國國家航空暨太空總署創新先進概念計畫下獲得了9個月的資金，以進一步探索這一概念。
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從設計上看，瑪吉可以在空中停留111英裏(179公裏)的距離，只要給太陽能電池板充一次電。查戈成說，探測器上的高分辨率儀器可以探測到大氣中痕量的甲烷，或者其他潛在的瞬態現象，比如火星上的液態水。更好的是，「我們還可以在任何我們想要采集樣本的地方著陸。」他告訴太空網址。
2019年5月12日，美國國家航空暨太空總署好奇號火星車在火星上拍攝的57張照片。好奇號在火星上發現了甲烷的瞬態訊號。(圖片來源: NASA/JPL-Caltech/MSSS)
瑪吉假定的飛行範圍得益於一項專利技術，該技術將使用空氣壓縮機使飛機保持在空中。空氣壓縮機將少量的空氣從機翼的後部移動到機翼的前部，既增加了升力又減少了阻力。
這一過程將使「瑪吉」號能夠靈活地適應不同的溫度和大氣壓，使它能夠在火星的不同季節和不同緯度的稀薄空氣中航行，特別是在像冬天這樣具有挑戰性的季節。據美國國家航空暨太空總署稱，通常情況下，火星大氣的壓力在6到10毫巴（百帕）之間，僅為地球表面壓力的百分之一。在寒冷的季節，大約25%的大氣凝結在極帽上，導致紅色星球的壓力進一步下降。
在到達火星之前，瑪吉必須達到創新先進概念計畫第一階段研究的主要目標，即確定飛機是否真的能在火星稀薄的大氣中工作。「我們將做更多的車輛設計和可行性研究，我們也將做科學任務，」查說，強調合作夥伴，如美國國家航空暨太空總署在南加州的噴射推進實驗室也將參與科學方面。
火星直升機獨創性是一個驚人的成功。美國國家航空暨太空總署已經在測試下一代技術
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火星上的甲烷之謎可能開始明朗了
下一步，如果最初的瑪吉研究進展順利，將被納入為期兩年的創新先進概念計畫第二階段，以深化工程和科學工作。根據任務的優先級，一系列的調查可能會在任務中進行，比如檢查火星的奇怪磁場，或者拍攝高解析度的火星表面特征。
查戈成研究瑪吉背後的想法已經有20多年了，主要是在工程方面。在此之前，他也獲得了幾項資助，包括美國國家航空暨太空總署資助的一種射流控制，以及美國國防高等研究計劃署(DARPA)授予的航空運輸獎。
他很高興看到「機智」號在這段時間裏試飛:「當我們看到‘機智’號直升機飛行時，非常非常激動人心。」他期待著其他火星探險者盡快登上天空。
在美國國家航空暨太空總署火星樣本返回計劃的資金問題持續存在之前，這可能會相對較快地發生。目前的概念是，在本世紀30年代，兩架直升飛機可以與返回任務一起飛行，從地面帶回由毅力號收集的貯藏物。
BY:Elizabeth Howell
FY:陳聖貝
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