2020 年最大胆的航空航天创新

新冠疫情给商业航空业带来了沉重打击，但这并没有阻止航空航天创新在过去一年中继续前进。以下名单重点介绍了一架带有折叠翼尖的巨型客机、一架使用人工智能的战斗机无人机，甚至还有一辆核动力火星车，它此刻正飞向火星。我们有没有提到，自 2011 年以来，美国首次成功从本土发射宇航员？请继续阅读。

大奖得主：美国国家航空航天局喷气推进实验室的“毅力号”

寻找火星生命迹象的火星车

美国宇航局花了几十年时间研究这颗红色星球的地质和化学，现在，随着火星 2020 任务的启动，它正直面一个重大的生物学问题：这颗星球曾经有过生命吗？7 月 30 日，美国宇航局发射了一枚火箭，火箭上搭载着一吨重的核动力“毅力号”火星车。它将于 2021 年 2 月着陆，成为第一台专门为寻找过去或现在生物的直接证据而设计的火星车。这台机器可能与其前身“好奇号”非常相似，但它为火星探索带来了新的能力。SHERLOC 光谱仪的强大激光将扫描岩石，寻找百万分之一的生物分子闪光。研究人员将把这些信息与清晰的图像和 PIXL 成像系统的其他数据结合起来，寻找圣杯——表明生命（至少就我们所知）的分子团块，如氨基酸或脂质。如果我们能将火星碎片带回地球进行进一步研究，这些证据可能会成为确凿的证据。毅力号也将在这方面提供帮助，因为它是第一个设计用于储存样本以供未来任务回收的太空机器人。

SpaceX 的载人龙飞船

让载人航天重返我们的领地

5 月 30 日，宇航员道格·赫尔利和鲍勃·本肯在龙飞船 Demo-2 任务中从卡纳维拉尔角升空，这是一次历史性的升空——这是 9 年来人类首次从美国本土进入太空，也是美国第五艘载人航天器首次亮相。赫尔利和本肯乘坐的是龙飞船，这是 SpaceX 的 21 世纪航天系统，配备了大触摸屏，不需要飞行员输入任何指令就能到达国际空间站。而且，NASA 首次将任务控制权移交给私营公司。休斯顿的操作员在一旁监视，而位于加利福尼亚州霍桑的 SpaceX 员工则负责指挥。8 月 2 日，当宇航员们溅落太空时，SpaceX 的一名控制员预示着未来将进行商业航天飞行，他说：“欢迎回到地球，感谢您驾驶 SpaceX。”

欧洲航天局的太阳轨道器

直视太阳

今年 2 月，欧洲航天局将一个太阳实验室装进火箭，向太阳发射。美国宇航局的帕克太阳探测器没有使用面向太阳的相机和其他笨重精密的设备，以便能够更接近我们最近的恒星，而欧空局的轨道器则做出了妥协：它离太阳更远，但配备了大量仪器。作为第一款配备近距离直视太阳的相机的探测器，该探测器旨在感知太阳风中的局部微风，并追溯到可能引发这些微风的地表喷发。这台机器的十台仪器隐藏在最先进的隔热罩后面，这将帮助它们抵御灼热的射线。

诺斯罗普·格鲁曼公司的任务扩展飞行器-1

让旧卫星焕发新生

燃料是卫星的命脉：燃料耗尽意味着任务的结束。至少在第一架任务延长飞行器 (MEV-1) 将一颗故障的地球静止卫星从死亡边缘救回来之前，情况确实如此。今年 2 月，MEV-1 缓慢靠近 Intelsat 901 通信卫星，它们都以每小时 7,000 英里的速度在太空中飞驰。MEV-1 的三个传感器（包括激光雷达测距仪）充当了它的眼睛，它抓住了 Intelsat 901 的发动机，并以毫米级的精度将其夹紧。随着 MEV-1 的电动推进器取代老化卫星的废旧化学推进器，该硬件可以将飞行器的使用寿命延长五年。该系统的设计能够与地球同步轨道上 400 多颗卫星中的约 80% 对接，第二次任务 MEV-2 于 8 月 15 日发射。在完成与一颗僵尸轨道器的长达一年的任务后，这些飞行器可以分离并营救新的目标。

Bell 的 EDAT 演示器

直升机的全新演绎

在直升机上，顶部的大旋翼承担着重物运输，而尾桨则起到反扭矩装置的作用。如果没有尾桨（通过传动轴和齿轮箱等物理部件与主旋翼内部机械连接），直升机就会原地打转。但贝尔公司令人着迷的电力分布式反扭矩 (EDAT) 演示器的功能有所不同：它不是通过机械连接，而是由电气系统完成工作。连接在主旋翼齿轮箱上的发电机产生电力，然后驱动尾部的四个带罩风扇。这样一来，直升机就比平时更安静，但也可能更安全。当直升机停在地面上时，主旋翼可以旋转，而尾部风扇则关闭，从而消除了对地面人员的致命危险。这在普通直升机上是不可能做到的。

Boom 的 XB-1

超音速飞机卷土重来

回溯到二十年前，当时有钱的平民可以乘坐协和式飞机以超音速飞行。但自从这架标志性飞机于 2003 年停飞以来，超音速飞行一直是军人以外的人无法企及的。不过，10 月初，一家名为 Boom 的初创公司推出了 XB-1，这款飞机的开发是为了实现超音速旅行——比如在 3.5 小时内从纽约飞往伦敦——成为现实。71 英尺长的 XB-1 尚未飞行，而且比计划的未来乘客版本 Overture 小得多。但原型机的一些元素，比如使用摄像系统帮助飞行员在着陆时看清跑道，应该有助于 Boom 未来制造新型协和式喷气式飞机。XB-1 预计将于 2021 年首次试飞。

Garmin 自动着陆

按钮式飞机着陆

想象一下，如果飞行员因心脏病等医疗紧急情况而失去行动能力，小型飞机上的乘客会感到多么恐惧。现在，在某些通用航空飞机上，这些乘客将有一个新的选择：他们只需按下按钮即可让飞机降落。Autoland 将从那里接管 - 选择机场，实际驾驶飞机，并在正确的时间放下起落架 - 以使飞机安全降落。它通过无线电广播情况，如果飞行员在规定的时间内没有与飞机互动，它甚至可以自动启动。它现在已在三种不同类型的飞机上获得认证，它们都是小型客机：Piper M600、Daher TBM 940 和 Cirrus Vision Jet。Garmin 表示，它已经使用 Autoland 完成了 1,000 多次试飞，但它尚未在真正的紧急情况下使用 - 尽管该公司估计该系统每年可以防止美国发生大约三起坠机事故。

奥托航空公司的 Celera 500L

您（是的，您）可以负担得起的私人航班

我们都熟悉在拥挤的飞机上与邻座摩肩接踵的情景。Celera 500L 原型机仅可搭载六名乘客，其设计团队希望将私人飞行的成本和旅行时间降低到商业水平，这样普通人也可以乘坐更小、更舒适的飞机。该飞行器的轻型外形和后螺旋桨旨在产生一种称为层流的空气动力学现象，即空气在飞机上以平滑的层流流动。由于该飞机的燃油效率应该比其竞争对手高得多（可能高出四倍或更多），因此机票价格应该会保持在低位；较低的计划维护成本和较低的标价也应该有助于实现这一目标。这样，我们就可以在较小的机场享受私人舒适飞行。

波音公司的“忠诚僚机”

空中的人工智能伴侣

这架 38 英尺长的飞机看起来像一架战斗机，飞行时的设计也与战斗机相似，但上面没有飞行员的位置。这架无人驾驶飞机将充当机器人团队成员，与传统飞机并排飞行或在其前方飞行。人工智能将帮助这些机器（空中力量协同系统项目的一部分）执行这项复杂任务。飞行机器人背后的概念是，它们可以做一些事情，例如冒险进入危险区域，或帮助保护它们所伴随的飞机。每架喷气式飞机都有一个完全可拆卸的机头，地面团队可以根据任务要求快速更换小型飞机的有效载荷。

波音 777X 的折叠翼尖

偷偷增加一些翼展

这架 XXL 商用飞机于今年 1 月进行了首飞。它的独特之处在于机翼末端的一项技术：翼尖可以上下折叠。当它们收起时，翼展略小于 213 英尺——足够窄，可以容纳在登机口的指定空间内。但在起飞前，它们会向下展开，形成一个大约 235 英尺长的翼展。所有这些折叠动作的目的是什么？长翼在飞行中效率更高，但在机场停车时空间非常宝贵。这架巨大的飞机还配备了最大的喷气发动机 GE9X，每个发动机都配有一个直径为 11 英尺的风扇。

微软飞行模拟器

最逼真的虚拟飞行

新冠疫情让所有人的飞行都变得更加紧张。但那些渴望进入驾驶舱的业余飞行员今年有了一个新的出路，那就是微软飞行模拟器新版，这是自 2006 年以来的首个大型喷气式飞机大小的版本。人工智能帮助创造了游戏中一些华丽的画面，比如建筑物的形状，而一种新的飞行模拟方法使飞机在太空中的运动比以往任何时候都更加逼真。玩家现在可以坐在塞斯纳 172 甚至波音梦想飞机的驾驶舱里，无需飞行课程。

空中客车的自动空中加油（A3R）

更安全、更平稳的空中加油

在空中将燃油从加油机输送到战斗机等飞机上是一项高风险的操作。两架飞机都在空中飞驰，数千磅的燃油在它们之间流动。一种典型的方法是，操作员将一根长吊杆从加油机上放下到接收飞机的顶部。但空客已经设计出一种方法，只需按一下按钮，即可自动完成这项高风险的工作。计算机系统利用加油机下方的摄像头和其他传感器来监控接收飞机的位置，然后将吊杆移到位，使煤油流动起来。空客表示，这样做的结果是效率更高、更安全，减少了人工工作量。