美国宇航局刚刚在下一次火星任务中增加了一架微型自动直升机

人类 54 次火星探测任务中，只有 23 次成功。多达 30 次任务要么从未到达火星，要么到达火星后失败，未能实现探索目标。第 54 次任务是美国宇航局的洞察号着陆器，目前正在前往火星的途中，直到 11 月着陆后才会被视为成功或失败。

成功率不到一半是令人沮丧的，特别是对于耗资数百万美元的太空探险而言。但这些统计数据并没有阻止我们尝试到达和探索我们的行星邻居，也没有阻止我们在此过程中挑战更具技术挑战性的挑战。就在上周，美国宇航局宣布了其最新的火星实验：一架直升机将于同年 7 月与火星 2020 探测器一起发射。最终，类似这种型号的火星直升机将用于侦察，为探测器和宇航员提供比轨道飞行器更详细的侦察信息。虽然轨道飞行器可以看到整体地貌，但更靠近地面的飞行侦察器可以从多个角度提供极其详细的表面图像，有助于确定未来的着陆或探索地点，或调查沿途出现的新科学目标。

这是一个崇高的目标，但为了获得额外的智慧，第一步就是离开地面——而让重于空气的飞行器在火星上飞行是一项艰巨的任务。

直升机并非新技术。直升机设计的早期尝试可以追溯到 15 世纪，当时列奥纳多·达芬奇绘制了“空中螺旋桨”的计划，飞行原型在 20 世纪蓬勃发展。第一架现代直升机 VS-300 由伊戈尔·西科斯基设计，于 1939 年 9 月 14 日在康涅狄格州首飞。但是，当然，我们只设计了在地球上飞行的直升机，而火星直升机则完全是另一回事。

为了产生升力，旋翼快速旋转以使空气流过叶片：在地球上，直升机飞行的最高高度记录最高为海拔 40,000 英尺。大多数直升机甚至无法达到这个高度，只能达到更低的高度。超过某个高度，空气就会变得太稀薄，无法维持直升机飞行。火星的大气非常稀薄——密度约为地球的 1/100——这意味着火星直升机需要在与地球 100,000 英尺高空类似的大气条件下飞行。致力于推动人类探索火星的非营利组织 Explore Mars, Inc. 首席执行官 Chris Carberry 解释说：“由于火星的大气比地球稀薄得多，因此直升机的旋翼需要以更快的速度旋转。”地球直升机的叶片以每分钟 300 转（rpm）左右的速度旋转，而 NASA 的火星直升机将拥有两个反向旋转的叶片，转速将达到近 3,000 rpm。

由于在低密度大气中很难实现升力，这架直升机非常小，重量不到四磅，机身只有垒球大小。因此，它不是一架由人驾驶的成熟载人直升机，而是一架自动无人机。由于我们距离火星只有几光分钟的距离，地球上的飞行员无法实时远程驾驶直升机。NASA 只需发出信号启动任务，直升机就会自行飞行，将图像和数据发回地球。

“与大多数行星探索一样，火星探索总体上正朝着小型化和自主化的方向发展，”太空历史学家、作家、美国宇航局喷气推进实验室承包商罗德·派尔 (Rod Pyle) 表示。该研究中心也称为 JPL，负责监督直升机任务和太阳系内的其他机器人探索任务。

“未来，我们将看到更多专为火星设计的小型无人机，它们将在火星车前飞行，可能成群结队，不仅像火星直升机一样协助测绘和路线规划，还可以携带微型科学包裹，以便确定火星车或微型火星车可能访问的目标。它们甚至可能着陆，以进行接触科学和微采样。”派尔说。

在我们开始那些令人兴奋的未来直升机探索任务之前，搭载直升机的火星 2020 探测器需要真正着陆在火星上，正如我们所提到的，这不是一项容易的任务。“人们对主探测器的信心很高，因为它是好奇号的近亲，”派尔说。美国宇航局的好奇号探测器于 2012 年成功登陆火星。“但直升机是全新的、未经试验的技术，”他指出。“在颠簸的进入、下降和着陆后，需要从探测器上展开，这是一个挑战。火星直升机必须牢固地固定在探测器上，才能完好无损地到达地面。”

如果火星车和直升机完好无损地到达火星，火星车将把直升机从机腹部署到火星表面，然后移开到安全距离，为直升机提供一些空间。太阳能电池将为直升机的锂离子电池充电，加热装置将防止其隔夜结冰。按照 NASA 的指令，直升机将进行为期 30 天的活动，最多进行五次小型试飞，从 30 秒的垂直悬停到 90 秒的数百米飞行。距离很短，时间很快。至少一开始是这样。这些小型飞行如果成功，将开启火星探索的新时代。“想象一下，一架火星无人机飞入水手谷，或飞上奥林匹斯山，或飞入火星洞穴，”卡伯里说。“这开辟了一些令人惊奇的可能性。”