2019 年最令人印象深刻的航空航天创新

2019 年最佳新产品的全部 100 项创新均以此方式呈现。

过去一年最令人敬畏的航空航天创新不仅仅是设计用于以极快的速度在空中和太空中巡航的酷炫装置。它们暗示了未来可能成为主流的东西。从可能有助于开启安静超音速飞行新时代的实验飞行器到注定要在火星上飞行的无人机，这些机器是为了突破我们的工程极限而制造的。这些令人眼花缭乱的飞行器将机翼、旋翼、发动机和人类带到了新的高度。

光帆 2 号是一颗 31 英寸高的卫星，安装在 18 英尺宽的帆上，它揭示了到本世纪中叶太空飞行的可能面貌。该飞船自 6 月以来以每小时 16,765 英里的速度绕地球运行，仅靠太阳光线中的光子为燃料。这些粒子在从超反射、超薄的聚酯薄膜（太空毯中材料的改进版）上反弹时产生动量。虚拟任务控制将让人们跟踪光帆的轨迹，直到明年，届时飞船将脱离轨道并在大气层中燃烧殆尽。行星学会在 21 世纪初开发了这项技术，希望看到其他人改进这一概念，以便有朝一日它可以成为一种低成本、低污染的螺旋桨，到达近至月球或远至半人马座的目的地。

这是一个激进的想法：让我们用飞机代替传统火箭将小型卫星送入轨道。为了尝试这种新旧结合的方法，Virgin Orbit 将其旗舰 LauncherOne 火箭安装在改装的波音 747 左翼。在 35,000 英尺的高度，这枚近 70 英尺长的火箭与飞机分离，启动发动机，并将有效载荷送入太空 - 而飞机则返回停机坪，改天再飞。1200 万美元的成本比燃料密集型垂直飞行便宜得多（例如，SpaceX Falcon 9 的发射成本约为 5700 万美元）。LauncherOne 应该会在今年或明年初进行首次正式试飞，并且已经签订了几个商业任务的合同 - 包括一次火星任务。

您的导航应用程序依靠各种各样的卫星运行，其中最古老的卫星可追溯到 1993 年。当洛克希德马丁公司开发的 GPS Block III 占领天空时，这种情况将发生改变。与其前身相比，这支由至少 12 颗轨道器组成的现代化舰队对民用用户的精确度将提高三倍，而对军方来说，它将提供更强大的信号和八倍的抗干扰能力。这些飞行器的使用寿命也将达到 15 年，比目前绕地球运行的飞行器长 25%。第一颗卫星于 2018 年 12 月从佛罗里达州卡纳维拉尔角发射，第二颗于今年 8 月发射。第三颗将于明年初升空。

经过 20 年的微调，深空原子钟于 8 月开始滴答作响，开始了为期一年的绕地轨道运行。与之前的原子钟一样，该计时器通过测量稳定而精确的光频率来工作，在这种情况下，光是由汞分子发射的。这个紧凑的 37 磅重的装置比目前的原子钟稳定 50 倍，每 1000 万年只会差一秒。这种精度有助于研究宇宙（它可以通过测量信号在太阳系之间传播所需的时间来计算太阳系之间的距离），对太空旅行至关重要（一个微小的闪烁可能会让探测器或一群人与目的地相差数千英里）。

对于中国国家航天局来说，2019 年的开局更像是一声呜咽，而不是一声巨响。今年 1 月，嫦娥四号月球车首次在月球背面软着陆（NASA 曾在 1962 年和 2013 年两次发生撞击）。此后，这艘飞船从未停歇：着陆几天后，嫦娥四号的玉兔二号月球车就行走了大约 390 英尺，分析地质材料，以便我们更好地了解月球的演化过程。最近，它部署了最奇怪的有效载荷：一个月球微生态系统，可以在一个小的生物圈中发芽棉花种子。这项实验持续了整整九个地球日。

近半个世纪前，美国联邦航空管理局禁止民用超音速飞机在陆地上空飞行，原因是超音速飞机会产生明显的轰鸣声。NASA 和洛克希德马丁公司希望通过目前正在加利福尼亚州建造的 X-59 QueSST 飞机来扭转这一局面。这架 97 英尺长的实验飞机将以超音速飞行，但其设计人员将其设计得尽可能安静。典型的超音速飞机在机头和机尾的冲击波融合时会产生音爆；由于 X-59 独特的外形，这两个波纹永远不会产生音爆，因此产生的声音更像是远处的雷声或沉闷的砰砰声。如果计划于 2021 年进行的首次飞行顺利进行，这架飞机将为将飞行时间缩短一半的飞机铺平道路。

空军飞行员必须掌握突破重力的技能，然后才能驾驶昂贵的前线战斗机，比如 F-35。这些重要的课程是在高级教练机上进行的，这种双座飞机由教官和学员共同驾驶。波音和萨博设计并制造了最新版本的飞机，并进行了一些急需的升级：前座和后座的飞行员（教官通常坐在那里）都可以通过触摸屏访问导航和通信系统或飞机运行状况信息，就像他们在许多现代喷气式飞机上一样。后座的位置比前座高，这样教官就可以看到学员；飞机可以容纳各种体型的飞行员，使其成为任何学员都可以接受的工具。

Bell 的这款 6 英尺高、时速 120 英里的庞然大物的操作方式与标准无人机不同。与往常一样，APT 70 使用四个螺旋桨升空，但当它准备水平飞行时，整个飞行器会旋转 90 度，这样它的两个长边就变成了与地面大致平行的机翼，从而产生升力。额外的空气动力助推使其航程达到约 35 英里，远远超出了小型送货飞机的范围，例如亚马逊的一款 15 英里航程的送货飞机。APT 70 的载货量高达 70 磅，足以运输工业部件或医疗用品等大型货物，而不是在您的院子里投递小包裹。

从来没有人驾驶飞机飞过其他星球。但有了这架微型火星直升机，NASA 正试图在非常陌生的空域开辟一条新航线。喷气推进实验室的工程师设计了这架重 4 磅的直升机的反向旋转双叶片，使其能够在与地球平流层一样稀薄的大气层中盘旋。两年后部署后，NASA 将利用它吸取经验教训，为这颗红色星球打造更自主的飞行器。它的手机级彩色摄像头甚至可能发回比好奇号探测器的灰度照片更生动的照片。

西科斯基和波音公司的 SB>1 Defiant 直升机不依靠常规尾桨来保持飞行稳定，而是依靠一对 56 英尺长的刚性碳纤维旋翼来保持飞行稳定，这两个旋翼彼此以相反的方向旋转。这款直升机源自西科斯基长期运行的“X2”项目，其后部还配备了所谓的推进式螺旋桨，这一附加装置应能让直升机时速达到 288 英里或更高。对于通常以 150 英里/小时左右巡航的直升机来说，这个速度非常快。有朝一日，这样的直升机可能会取代速度较慢的老式黑鹰直升机，因为它们最多可搭载十几名士兵投入战斗。