人类首次！直升机在火星成功起飞

机智号团队称，从火星传回到地球的数据显示，机智号完成了持续约40秒的火星首飞，在垂直上升3米后，执行了悬停、下降和着陆等所有设定动作。

补齐行星探测重要一环

目前，人类对行星的探测手段主要有环绕探测、原位探测和巡视探测三种。

环绕探测是通过环绕在月球、火星等轨道上的航天器，利用遥感探测的手段来完成，通俗地讲，就是给行星拍照来研究该行星的情况。由于航天器距离被探测行星较远，受像素影响，很难得到丰富的数据。

原位探测则是利用着陆在行星表面的航天器，对着陆位置及周围的岩石、大气或生物信息开展研究。

巡视探测是指利用可以在行星表面移动的航天器进行探测，它的探测范围比原位探测有所扩展，得到的数据更全面。

此次美国宇航局研制的机智号直升机在火星上实现首飞，填补了行星中位探测的空白，对火星探测以及对整个行星探测都有着重大意义，意味着补齐了人类行星探测高度的重要一环。

飞行器还可以充当“侦察兵”角色，对火星地面巡视器前方的地形地貌和可能发生的现象进行先行探测，为科研人员决定地面巡视器下一步该朝哪个方向移动提供关键数据。

需克服稀薄大气极端环境

美国机智号火星直升机于2013年开始研制，重量为1.8公斤，耗资8500万美元。

在无人机选型上，美国科研人员选择了直升机而不是固定翼飞机，主要是考虑到火星表面没有机场跑道供固定翼飞机起降。此外，直升机可以实现空中悬停，大大方便了对火星表面的探测。

研制火星直升机并不是一件容易的事情，火星的大气密度只有地球大气密度的1/100，因此，直升机必须拥有更强劲的升力装置才能克服火星稀薄大气的限制。

直升机之所以能够起飞，是借助它的旋翼在一定密度大气中产生的升力。如果空气的密度过低，要么提升直升机旋翼的转速，要么加大旋翼面积，再或减小飞机自身重量，否则直升机将难以飞起来。

要想让直升机在火星表面飞起来，旋翼转速至少要达到2400转/分钟，才可以提供足够的升力让直升机在空中飞行。

例如，为让机智号直升机在火星的空气环境中飞行，美国科研人员为其设计了超轻的紧凑型部件，并安装上了能产生足够升力的转子。机智号直升机旋翼叶片的转速是传统直升机的5倍。

另外，火星直升机面对的挑战不仅包括火星上稀薄的大气，还必须要将系统质量做到非常小，才不至于超越直升机的升力承载极限，这就对直升机的材料和动力系统提出了更苛刻的要求。

此外，火星直升机必须能够自主飞行并维持稳定状态，并且系统必须能够在天然粗糙的岩石地表反复起降，这对直升机的飞控系统是一个严峻考验。同时，火星直升机必须能够适应火星上包括剧烈的沙暴和气旋等在内的极端环境条件。

此次机智号直升机在火星表面飞行成功，对人类探测行星的能力起到了很大帮助，相关技术的研制将对飞行器设计、材料、动力、自动驾驶、中继通信领域产生巨大的牵引和推动作用。

机智号火星车的5个须知

1.是一次试验性飞行

机智号不携带科学仪器，目标是演示在火星极度稀薄的大气中飞行，寻求在有限范围内首次测试一种新能力。

2.飞行难度很高

计划在30个火星日（31个地球日）里尝试测试飞行5次。耶泽罗陨石坑的夜间温度可低至零下90摄氏度，当机智号抵达火星，其首要目标之一是在火星寒冷的夜晚生存下来。火星大气稀薄，只有地球大气层密度的1%。因此机智号被设计得很轻，旋翼叶片很大，旋转很快。

3.藏身腹部到火星

机智号栖身于毅力号的腹部完成4.71亿公里的旅程。在前往火星的途中，毅力号的电力系统定期给机智号的电池充电。4月初，机智号从毅力号火星车肚皮下脱离，降落10厘米，着陆在火星“停机坪”。在直升机的调试和飞行测试过程中，毅力号协助与地球间的通信。

4.聪明的小机器人

通信时延不可避免，这意味着直到机智号飞行开始很久后，NASA喷气推进实验室才能控制机智号，查看每次飞行的工程数据或图像。

例如，机智号拥有一个可编程的恒温调节器，可以在火星上保持温暖。在飞行过程中，机智号会分析传感器数据和地形图像，确保保持在项目工程师定下的飞行路径上。

5.是个工程学杰作

6年以来，工程师团队证明了构建超轻量级的直升机以在火星稀薄的大气中产生足够升力，从火星表面起飞，并在充满挑战的火星环境中自动运转和生存是可能的。这些成就已经突破了飞行极限。

据新华社、中国航天报、澎湃新闻

机智号

2月18日搭乘“毅力”号火星车登陆火星，重约1.8千克，有4片旋翼，由太阳能电池板为锂电池充电，造价高达8500万美元。携带了两台相机来记录飞行，毅力号也会对它进行观测。

为了能在稀薄的火星大气层中飞行，与在地球飞行的直升机相比，“机智”号旋翼的转速要快得多。NASA表示，地球上一架直升机的螺旋桨叶片平均每分钟旋转400-500转，而机智号的叶片以每分钟2500转的速度旋转。
责任编辑：高炬亮