火星直升机是否会引发局部火星大气击穿?

任何在火星上的旋翼飞行器都将在低压且多尘的环境中飞行。众所周知,地球上的直升机在沙地条件下飞行时,部分由于摩擦起电效应而高度带电。我们考虑作为火星2020毅力号任务一部分、在火星飞行的火星直升机 scout(MHS,称为Ingenuity)也会因颗粒–旋翼摩擦起电相互作用而带电的可能性。鉴于火星大气压力约5 Torr的低值,叶片上的摩擦电荷可能变得足够强,从而刺激旋翼飞行器表面附近的气体击穿。我们将颗粒–叶片相互作用建模为沿叶片边缘在颗粒–叶片接触最密集区域形成的一条电流线。该电流随后扩散至旋翼飞行器整个相连的准导电区域。电荷在飞行器上累积,而移除电荷的耗散路径是返回大气。我们发现,对于在环境大气尘埃负载中形成的叶片摩擦起电电流,系统电流平衡与电荷耗散可通过标称的大气传导电流实现。然而,在起飞和着陆时,旋翼飞行器可能处于旋翼产生的颗粒云中,导致旋翼飞行器附近的局部大气电击穿。我们特别指出,击穿中的大气电流不足以对Ingenuity本身造成任何危害,但Ingenuity的运作可被视为一项独特实验,为火星近地表大气的电学性质提供了检验。