由美国宇航局戈达德太空飞行中心的比尔·施泰格瓦尔德拍摄
这是一个艺术家的概念，在飞行过程中，火星上的无人机周围会发光
如果无人机旋转的旋翼叶片产生一个电场，使电流在飞行器周围的火星空气中流动，这种发光可能会发生
尽管无人机在大气中产生的电流很小，但它们可能足够大，使叶片和飞行器其他部分周围的空气发出蓝紫色的光
信用:美国宇航局/杰·弗里兰德 根据美国宇航局的一项研究，在火星上空飞行的无人机上的旋转叶片可能会导致微小的电流在火星大气中流动
这些电流如果足够大，可能会导致飞行器周围的空气发光
这一过程在地球上以更大的规模自然发生，在称为圣埃尔莫之火的电风暴中，有时会在飞机和船只上看到日冕或电辉
马里兰州格林贝尔特的NASA戈达德太空飞行中心的威廉·法雷尔是2021年3月10日发表在《行星科学杂志》上的一篇关于这项研究的论文的主要作者，他说:“在背景天空较暗的晚上，最容易看到微弱的辉光。”
“美国宇航局的实验性“心灵手巧”直升机在这段时间内不会飞行，但未来的无人机可能会被允许晚间飞行，并寻找这种光芒
" “无人机上快速旋转的叶片产生的电流太小，不会对飞船或火星环境构成威胁，但它们提供了一个机会，可以做一些额外的科学研究，以提高我们对称为‘摩擦充电’的电荷积累的理解，”Farrell补充道
摩擦带电发生在物体之间摩擦传递电荷时，就像人用气球摩擦头发或毛衣一样
带电的气球会吸引人的头发，使其向气球方向上升——这表明气球在摩擦带电过程中产生了一个大电场
该团队应用实验室测量并使用计算机建模来研究电荷如何在无人机的旋翼叶片上积聚
电荷积累也发生在地面直升机的桨叶上，尤其是在多尘的环境中，因此研究小组还利用地面直升机充电的解释和建模作为理解火星案例的基础
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，尤其是当直升机靠近表面并向周围吹起灰尘时
当叶片撞击颗粒时，电荷被转移，在叶片上积聚并产生电场
随着电荷积累到高水平，大气开始导电，这一过程被称为“大气击穿”，产生大量电子，形成增强的电流，用于消散或抵消旋翼机上积累的电荷
研究小组发现，击穿始于看不见的“电子雪崩”
“电子是带负电荷的非常小的粒子
电荷使电子对电场做出反应——被正电荷产生的电场吸引，被负电荷产生的电场排斥
导电材料(如铜线)中的自由电子(不与原子结合的电子)负责电流的流动
大气也可以有自由电子，火星空气中的少数自由电子感受到旋翼机产生的电场力，碰撞到大气中的二氧化碳分子
撞击从二氧化碳分子中释放出更多的电子，从而放大了电流
火星的大气非常稀薄，表面只有海平面上地球大气压力的1%
这种非常低的压力使得击穿的可能性更大
在火星上，构成大气的分子比像地球这样的大气中的分子间隔更远，因为它们的密度更小
想象一下，电场推动自由电子，就像赛车开始拉力赛一样
如果沿途有许多大障碍物，加速的汽车可能会撞到它们并减速(或停止)
碰撞限制了汽车保持相对较慢的速度
然而，如果障碍物的间距很大，同一辆车在撞上障碍物之前会加速到很高的速度
类似地，火星空气中的额外空间在自由电子“碰撞”到分子之前给了它们更大的加速路径，因此它们可以达到所需的速度，从CO2分子中踢出其他电子，并在大约每米30，000伏(1米大约是3
3英尺)
在地球上，同样的电子雪崩也会发生，但是在密度更大的大气中，电场肯定要大得多，大约每米300万伏
尽管无人机在大气中飞行时产生的电流很小，但它们可能足够大，导致叶片和飞行器其他部分周围的空气开始电子雪崩，甚至可能发出蓝紫色的光
然而，研究人员承认，他们的结果是一个预测，有时大自然有其他计划
“理论上，应该会有一些影响，但是电子雪崩是否强到足以产生辉光，以及在操作过程中是否可以观察到任何微弱的辉光，这些都有待在未来火星上的无人机飞行中确定，”法雷尔说，“事实上，人们甚至可以在叶片附近和腿部放置小型静电计来监测任何充电的影响。”
这种电子监视器既有科学价值，也能为飞行过程中无人机的健康状况提供重要信息
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