火星直升機

隨著無人機技術的發展，幾乎任何一個領域都會使用到無人機，可以認為無人機正在全面接管地球，但無人機也將很快“入侵”火星"。在美國宇航局的一個最新項目上，無人機開始成為主要的探索平台，科學家計劃用無人機搭載科學儀器對火星進行考察，這樣我們就可以在較短的時間內探索火星表面大面積的區域。目前美國宇航局噴氣推進實驗室的科學家正在測試一種可以在火星上飛行的直升機，這將是未來幾年飛行在火星大氣中的“天眼”，實現對火星大規模探索。

人類探索火星的方式有很多種，目前使用最多就是火星車，美國宇航局最為著名的火星車要數“機遇號"和"好奇號"，當然勇氣號火星車也有突出的貢獻，只不過前者目前仍然在火星表面運行。科學家認為如果火星車與直升機配合探索火星，那麼就可以獲得更大的效果，比如直升機的探索麵更廣，可以抵達火星車無法進入的區域。

首先，研製火星直升機並不是一件容易的事兒，因為火星的大氣更加稀薄，因此直升機應該擁有更強勁的升力裝置，能夠克服稀薄火星大氣的限制，同時科學家也會優化直升機的飛行路線，避開可能出現的火星沙塵暴。根據噴氣推進實驗室的科學家計算，直升機的旋翼系統要比地球上強100倍以上，這樣提供更強的升力，同時科學家也考慮了使用太陽能電池板作為直升機的電力來源，

這樣的設計為直升機延長任務期提供了先決條件。

其次，火星直升機的另一個優勢是擔任中繼通信，目前美國宇航局使用火星勘測軌道飛行器作為火星車與地球之間的中繼平台，如果火星直升機部署到位，我們可以收集到更多關於火星大氣和地質的數據，無人機甚至能夠飛遍火星。同時，隨著智能機器人技術的進步，無人機將更加先進，探索火星的效率也會提升。

美國宇航局噴氣推進實驗室(JPL)的工程師們正在研發一款獨特的火星直升機。按計劃它將與未來的火星車一同被發射往火星並著陸。由於火星車必須在地面上依靠輪子行進，操作人員必須對其周圍環境進行觀察並仔細為它挑選安全的路徑，這將花費大量的決策時間。而使用火星直升機時，它將起飛並勘測火星車周圍以及前方地形，從而大大提升火星車路徑規劃效率。

這款研製中的火星直升機採用傳統的旋翼式，其頂部安裝有旋翼翼片。在這種小型火星直升機的頭頂上還安裝有太陽能板，用於在白天吸收太陽能確保運行，並保證直升機系統在夜間不至於因溫度過低而損壞。在白天運行時，這種直升機每次將會飛行2~3分鐘，隨後著陸，等待再次起飛。

直升機之所以能夠起飛，是藉助它的旋翼在一定密度大氣中產生的升力。如果空氣的密度過低，要麼你提升旋翼的轉速，要麼加大旋翼面積，再或者就是減小自身重量，否則直升機將難以飛起來。在火星環境下，儘管引力大約只相當於地球的3/8，但必須記住，火星上的大氣密度也只有地球大氣密度的1/100，所以這種直升機的旋翼轉速至少要達到每分鐘2400轉以上才可能提供足夠的升力讓直升機能夠在空中懸空2~3分鐘並飛出半公里遠的距離。

火星直升機將要面對的挑戰包括火星上非常稀薄的大氣，還有必須要將系統質量做到非常小，這樣才能不至於超越直升機的升力承載極限。另外，它必須能夠自主飛行並維持穩定狀態，並且系統必須能夠在天然粗糙的岩石地表反覆起降。最後一點，它必須能夠適應火星上的極端環境條件。

火星直升機每天執行完任務之後的降落過程是整個過程中最危險的。進入火星大氣層的著陸器會經歷著名的“恐怖7分鐘”，在那期間飛船與地球之間的通訊聯繫將會暫時中斷。而這種每天都要執行火星起降飛行任務的小型直升機每天都要經歷“恐怖7分鐘”。

2021年4月11日，火星直升機首飛時間將至少推遲至4月14日。