破解珠峰三大难题：无人机凭哪些黑科技创最高运输纪录？

本文转自：人民网-科普中国

珠峰，曾经是人类的禁区，同时也是很多科技产品的禁区。毕竟，极高的海拔、恶劣的天气、复杂的地形，对人和物都不友好。

不过。就在最近，有一样东西突破了这个禁区——它就是无人机，还是完全没有经过特殊改装的民用无人机。这说明什么，说明它生而强悍。创造这个壮举的，没有意外，又是咱们中国的。大疆宣布，近期首次在珠峰南坡地区完成无人机高海拔运输测试，在海拔5300米至6000米航线上成功实现往返运输任务，创造了民用无人机的最高海拔运输纪录。在此期间，这架无人机完成了悬停、空载飞行及载物飞行的验证，为后续的实际应用打下了一个坚实的根基。

相信你多半听过这个名字——绿色靴子，它可能是珠峰上最著名的地标了。但其实，“它”是一位在攀登过程中不幸遇难的登山者。珠峰上有很多个这样的地标，他们之所以在遇难后得不到及时的救援、去世后无法回到故乡，就是因为珠峰的恶劣环境，让救援、转移、运送物资变得极其艰难、代价高昂。随着国产无人机在性能上的进一步提升，是不是也能为登山者提供更可靠、更低廉的物资运输保障，为垃圾清运、减少登山活动对环境的损害，保护珠峰与自然环境做出更多的贡献呢。答案是一定的。

不过，无人机飞上珠峰的难度太大了，主要有三个难点：稀薄空气的挑战、极端气候的考验，和高精度导航与控制的要求。

作为世界屋脊，珠峰地区的海拔高度极高，空气密度较低，大气含量仅为海平面的三分之一，而无人机的飞行则需要由气流给它带来的升力。跟飞机的机翼一样，无人机的旋翼也有着特殊的设计——旋翼的形状通常是上表面弯曲、下表面平坦。当气流经过机翼时，上表面的气流速度较快，压力较低；下表面的气流速度较慢，压力较高。这种压力差就产生了升力。虽然旋翼叶片的截面形状和迎角决定了升力的大小，但同样，旋翼的转速、流经旋翼的风速、还有旋翼工作时，它周围的空气密度，也会影响升力的大小。较密的空气含有更多的空气分子，能够提供更多的支撑力，而较稀疏的空气则正好相反，没有那么多的空气分子来提供支撑力，升力也就变小了。这意味着螺旋桨需要更高的转速才能产生足够的升力。我们只有设计出更加高效的电机和经过优化的螺旋桨，才能确保在低密度空气中无人机依然能维持稳定飞行。与此同时，机身还得够轻够强，轻量化的复合材料应用，有效降低了整机重量，使其能够携带更多物资，飞行更远距离。

极低温度的考验对无人机也是致命的，它会影响电池性能，使锂电池的化学反应速率降低，电池容量减少，缩短飞机的飞行时间。它还会让电池的内阻增加，导致电压下降，可能无法提供足够的电力给无人机的马达和电子设备，影响飞行性能。低温还会影响无人机的机械性能，比方说使润滑油变得粘稠甚至凝固后，影响其运动部件的正常工作。也会让一些材料变得脆弱，更容易断裂或损坏。另外，低温对传感器的精度和速度，对飞行控制系统的稳定性和灵敏性，都带来了极大的挑战。而珠峰的气温可以低至零下40摄氏度以下。无人机必须具备耐寒、防水等多重性能。而这，又是轻量化复合材料的主战场了，再加上设计良好的保温措施，一起完成了这一关键任务。还有就是强风和暴风雪了，强风会干扰无人机的稳定性、增加无人机机身和旋翼上的机械应力，也可能影响传感器的精度和图像质量。暴风雪则会额外带来负载增加、视野受阻的影响。所以无人机需要具备出色的抗风能力，以确保在恶劣气候条件下依然能稳定飞行。这点有多难咱们稍微玩过一点无人机的朋友都有体会，能在7级风中稳如泰山，大疆这次还真就做到了。

最后是导航。珠峰地区地形复杂，传统的GPS信号可能会受到干扰，这就要求无人机配备多模态组合导航系统，融合GPS、北斗和惯性导航等多种技术，才能确保高精度定位和稳定的飞行。

这么看下来，说它在全球范围内遥遥领先一点不为过。虽然国际上也有一些同类产品，比如Zipline的Zips、亚马逊和ups的无人机、还有Elroy Air的Chaparral等等，它们各自具备不同的特点和优势。但大疆的FlyCart 30在高海拔和复杂环境下的出色表现，是其他无人机望尘莫及的。

现在肯定有朋友有话要讲了，那架被NASA发射到火星上的机智号呢？火星的大气够稀薄、火星的气候够特殊、火星的地形也够复杂吧，那咱这款跟它有可比性吗？

这是一个好问题，我们简单展开一下。火星大气确实更加稀薄，密度仅为地球的1%，所以想要飞起来就需要更高的旋翼转速和更轻的机身设计来产生足够的升力。机智号无人机采用了超长和高速旋转的双旋翼设计，机身重量也仅仅只有1.8公斤。火星表面温差可达100摄氏度，对材料、电池性能、电子设备、机械润滑和飞行性能都带来了影响。无人机就需具备强大的耐温性能才行。机智号无人机采用了高强度轻量化材料，设计上注重保温和耐温。

再者，由于火星与地球之间的通信延迟，机智号无人机必须具备高度自动化和自主飞行能力。它配备了多种传感器和先进的飞行控制算法，能够在通信延迟情况下独立完成飞行任务。所以本质上，机智号的技术水平和创新之处也非常厉害——它不仅优化了机身和旋翼，还拥有强悍的智能控制和能源供应系统。可以说，这两架无人机，各自在其特定环境中展现了卓越的技术水平。珠峰上的无人机主要应对地球高海拔极端环境，侧重于高效动力系统、耐寒抗风能力和复杂地形导航；机智号无人机则在火星稀薄大气中飞行，突出旋翼设计、轻量化结构和自主飞行能力。二者各有独特优势，代表了人类在不同领域和极端环境下的科技创新与突破，展示了不同应用场景下无人机技术的多样性和先进性，都对得起遥遥领先的夸赞。

回到咱们自己身上，这次突破不仅有助于提升低空经济领域的效率和安全性，更推动了无人机技术的发展，强化了我们的科技实力。未来，我们期待着无人机技术在更多领域中大放异彩，创造更多奇迹。

作者：科普视频创作者科学火箭叔

审核：北京航空航天大学教授戴玉婷