火星是一颗布满灰尘的行星。从微小的尘暴到笼罩火星的巨大风暴，尘埃一直是研究任务的挑战。自年2月以来，“匠心”号旋翼飞行器一直在与美国宇航局的“毅力”号探测器一起探索火星。现在，史蒂文斯理工学院、空间科学研究所和喷气推进实验室的研究人员已经完成了对火星尘埃动力学的首次真实研究，该研究基于人类在这颗红色星球上历史性的首次飞行，为未来的地外旋翼飞行器任务铺平了道路。
这项工作可能支持美国宇航局的火星样本返回计划，该计划将取回由“毅力”号收集的样本，或蜻蜓任务，该任务将在年前往土星最大的卫星土卫六。
“地球上的直升机飞行员更喜欢在直升机停机坪降落是有原因的，”合著者、史蒂文斯学院助理教授杰森·拉宾诺维奇（JasonRabinovitch）说：“当一架直升机降落在沙漠中时，它的下沉气流会激起足够多的灰尘，导致能见度为零的‘电力减退’，而火星实际上是一个大沙漠。”
拉宾诺维奇自年以来一直致力于独创性项目，在这个概念首次被提交给NASA后不久就加入了喷气推进实验室，并创建了第一个在火星多尘环境中直升机除尘的理论模型。拉宾诺维奇继续与喷气推进实验室合作，研究航天器动力下降过程中的羽流-表面相互作用。他还模拟了超音速降落伞膨胀和地球物理现象，比如土卫二上的羽流。
拉宾诺维奇解释说，研究另一颗行星上的尘埃动力学并不容易。“太空是一个数据匮乏的环境。很难将视频和图像发送回地球，所以我们必须利用我们能得到的东西。”
为了克服这一挑战，拉宾诺维奇和喷气推进实验室的同事们使用先进的图像处理技术从六次直升机飞行中提取信息，这些都是毅力号拍摄的低分辨率视频。通过识别视频帧之间的微小变化，以及单个像素的光强度，研究人员能够计算出“匠心”号起飞、盘旋、机动和着陆时扬起的尘埃云的大小和总质量。
这一结果与拉宾诺维奇的工程模型非常接近，这本身就是一项了不起的成就，因为早在年，拉宾诺维奇和他的同事们就在为支持独创性的原始设计而编写粗略计算时，他们所能获得的信息有限。
研究表明，正如预测的那样，灰尘是地外旋翼机的一个重要考虑因素，据估计，“匠心”号每次飞行都会扬起约为其自身质量千分之一（4磅）的灰尘。这比地球上一架同等大小的直升机产生的灰尘要多很多倍，不过拉宾诺维奇警告说，很难进行直接比较。
拉比诺维奇说：“当你想到火星上的灰尘时，你不仅要考虑较低的重力，还要考虑气压、温度、空气密度的影响，还有很多我们还没有完全了解的地方。”不过，他补充说，这正是研究“匠心”号尘埃云如此令人兴奋的原因。
更好地了解电力不足可以帮助NASA延长未来的机器人任务，让太阳能电池板运行更长时间，或者让精密设备更容易安全地降落在布满灰尘的火星表面。它还可以提供关于风和风携带的灰尘在天气模式和侵蚀中的作用的新见解，无论是在地球上还是在太阳系周围的极端环境中。
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