第7單元：「機智號」的飛行任務
「機智號」。圖片來源：NASA/JPL 「機智號」（或稱「獨創號」；Ingenuity）是NASA的火星無人直升機，旨在驗證於火星稀薄大氣中進行動力飛行的可行性。2021年2月，「機智號」隨「毅力號」探測車抵達火星，並於同年4月19日成功完成首次飛行，成為人類首個在地球以外行星實現受控飛行的航空器。原計劃僅執行5次試飛，但「機智號」超額完成任務，累計執行72次飛行，總飛行時間超過2小時，飛行距離超過17公里。2024年1月，因旋翼葉片受損，「機智號」正式結束近三年的火星飛行探索任務。 在火星上飛行必須克服極低的大氣密度，僅為地球的約1%。為了產生足夠的升力支撐飛行，「機智號」需要極高的旋翼轉速。這也是它採用輕量化設計和高效旋翼的原因之一。「機智號」重量約1.8公斤，機身高度約0.5公尺，其旋翼由特殊碳纖維製成，翼展達1.2公尺（直徑）。相比之下，地球上的重型運輸直升機最大起飛重量約22,680公斤，旋翼直徑約18.29公尺，轉速約每分鐘225轉。 直升機的升力與螺旋槳葉片的長度（掃掠面積）、旋轉速度（轉速）、以及空氣密度相關，具體表現為以下公式：L=C(1/2)ρV2A L是升力，用以平衡飛行器重力 C是升力係數 ρ是空氣密度 V是螺旋槳葉片末端速度 A是葉片的掃掠面積 問題： 已知火星的重力場為地球的0.38倍，大氣密度為地球的0.01倍。若升力係數不變，試問「機智號」的螺旋槳轉速為多少，是地球直升機的幾倍？ 參考資料：Ingenuity Mars Helicopter 延伸閱讀：
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