NASA火星无人直升机完成测试飞行！2021年上火星创历史

1. NASA火星无人直升机完成测试飞行！2021年上火星创历史

火星2020探测车是NASA的下一代火星车，预计将于2020年7月发射。值得一提的是，一架无人直升机将乘着这趟顺风车登上火星，以验证重于空气的航空器在火星飞行的可行性。如果一切顺利，火星2020探测车将于2021年初登陆火星，并在几个月后部署火星直升机，进行 历史 性首飞。
  
 
  
 据报道，火星直升机项目始于2013年8月，由NASA喷气推进实验室负责。在经过反复的精心设计后，火星直升机的质量被控制在仅1.8千克。今年（2019年）一月份，火星直升机成功完成了第一轮试飞。
  
 
  
 毋庸置疑，在火星上放飞无人直升机是一个巨大的挑战。直升机靠空气动力克服自身重力升空飞行，而火星上的空气极为稀薄，密度仅地球的百分之一。而且，火星直升机还不得不接受火星夜晚-90°C的严寒考验。
  
 为了对火星直升机进行有效测试，NASA喷气推进实验室几乎百分之百地还原了火星飞行环境。火星上的大气以二氧化碳为主，研究人员将模拟仓抽成真空，然后充入适量二氧化碳，创造出类似火星的大气环境。
  
 
  
 当然，这还不够，还有一个重要因素要考虑——重力。火星上的重力要比地球小，因此测试时研究人员在火星直升机顶部安装了一条电动拉绳，以抵消地球上的部分重力。
  
 在第一次测试飞行中，火星直升机实现了自主悬停，第二次则成功飞行了一分钟。在此之前，研究人员已经用工程模型了展开了超过75分钟的飞行。而最近这轮飞行测试才真正近乎于实操。
  
 
  
 如果火星直升机被确认可行，那么意义是重大的。要知道，火星直升机的低空飞行探测将弥补现有的火星车地表探测和卫星轨道探测的不足，对火星实现更全面探测。
  
 
  
 至于火星直升机最终在火星上会有什么表现，让我们拭目以待吧！

2. NASA火星直升机即将起飞，火星真的可以飞行吗？

NASA毅力号到达火星之后，基本没有离开着陆点半步，主要原因，就是毅力号需要释放火星直升机，并且对火星直升机进行系统检查和辅助充电。
  
 在这段时间里，毅力号的相机已经拍摄到很多火星照片，并且确定了未来需要探测的“火星海豹”。
  
 目前火星直升机已经展开了着陆架，并且即将完成充电，预计最早可以在4月8日左右，开始执行第一次火星飞行任务！
     
 毅力号在登陆火星时，不但要确保自身的安全，还需要确保火星直升机的安全，火星直升机藏在毅力号的腹部，如果着陆时碰撞到突出岩石，火星直升机很容易被直接破坏。
  
 然而毅力号采用了全新的智能着陆系统，通过电脑判断地形并选择着陆点，最终让毅力号和火星直升机都安全到达火星表面。
     
 完成着陆后，火星直升机需要从毅力号上面进行脱离，在这段时间里，毅力号不能随意移动，只能利用相机对火星周围进行拍摄。
  
 火星直升机脱离毅力号，花费了一周时间，直升机通过毅力号获得电量，展开自己的着陆架，首次触碰到火星地表。
  
 虽然火星直升机到达火星表面，但是此次火星直升机基本没有携带任何能源供给以及科学仪器，之后依旧需要毅力号对火星直升机持续充电，直到火星直升机可以进行飞行任务。
     
 直升机能够起飞，主要依靠空气动力学以及牛顿力学——机身和旋翼产生上下压强差产生升力（伯努利原理）、旋翼向下吹风进一步产生升力。然而这一切，都依赖于地球的大气层。
  
 在火星，大气密度不足地球的百分之一，虽然火星风暴的时速高达数百公里，但是由于大气过于稀薄，实际感觉并不是很强。在如此稀薄的大气环境中，直升机的上升变得异常困难。
     
 为了克服火星大气密度较低的问题，火星直升机的体积非常小，并且旋翼的功率非常高，按照体积等比例计算，火星直升机的功率，要比地球直升机的功率大得多。
  
 利用更小的体积和更大的旋翼功率，理论上可以在火星飞行，但是这也需要耗费大量的能源，因此火星直升机无法长时间飞行，只能在火星进行“跳跃式飞行”。
     
 根据火星直升机的设计，成型的火星直升机会搭载光伏板和科学仪器，完成充电后，火星直升机会发动旋翼，飞行到距离火星地表3米左右的高度。
  
 由于火星直升机的体积有限，能够储存的能源也非常有限，因此每次飞行的时间大约只有30秒，之后就必须降落，然后继续充电，准备下一次飞行。
  
 重复进行充电——飞行——降落——充电，从而让火星直升机可以快速探测火星的大面积区域，但这也意味着，火星直升机需要冒着生命危险，反复进行火星着陆，如果出现失误，火星直升机可能会直接在地表坠毁。
  
 
  
  
 虽然火星直升机需要反复起飞、降落、充电，但是由于火星直升机可以上升到3米的高空，因此可以轻松跨越一些地表障碍物。
  
 即使每次只能飞行30秒，在相同的时间里，火星直升机也可以探测更广阔的区域，NASA认为，如果火星直升机测试成功，未来的火星直升机，有希望环游火星的每一个角落。
     
 除了火星直升机，NASA还希望未来的火星探测器，可以从简单的地表探测，进入到洞穴探测，进入到火星更加复杂的地形中，进行科学观察。
  
 为了实现火星洞穴探测，“火星狗”的雏形已经出现。
  
 火星狗不同于普通的漫游车，火星狗使用“四肢”移动。虽然火星狗看起来没有漫游车稳定靠谱，但实际情况却是火星狗更快而且更稳定，即使火星狗摔倒，也可以自己爬起来恢复正常状态。
  
 火星狗可以适应很多复杂地形，甚至可以进入到洞穴进行自动探测，相比漫游车，火星狗在洞穴中可以更加自由地移动，“四肢”的高度调整，也可以让拍摄到的画面更加平衡。
     
 随着人类 科技 的发展，越来越多的人造物进入太空甚至着陆到其他星球。
  
 虽然目前探测外星球的主力是漫游车，但是随着火星直升机的出现，或许未来人类就可以实现“海陆空”全面星球探测。
  
 在其他星球上，无论是天空、洞穴还是海洋，人类或许都能先睹为快！

3. 直升机能在火星上飞行吗？NASA说没问题

你可能会认为，在火星上驾驶直升机是一种奇怪的、极不可能的想法。毕竟，正如美国联邦航空管理局手册所解释的那样，直升机是通过旋转叶片偏转气流来实现升力。而在火星上，可没有足够的空气来实现。事实上，它的稀薄大气层还不到地球大气层体积的1%。
  
 如果你认为这是不可能的，那么，美国宇航局会证明你错了。按照计划，美国宇航局将在2020年7月，向那颗红色星球发射新的火星2020漫游者。而且，它将搭载一架微型机器人飞机 —— 火星直升机。目前，这架实验直升机正处于测试的最后阶段，它的重量略低于1.8公斤，其旋翼叶片从一端到另一端大约有1.2米长。NASA的研究人员希望它能是在这颗红色星球上首次实现飞行的比空气重的飞行器。
  
 
  
 NASA喷气推进实验室的首席工程师表示，NASA实际上几十年来一直在研发一种可以在火星上飞行的直升机。但是，解决所有的技术挑战确实是一项艰巨的任务。
  
 研究人员称，飞往火星的直升机必须足够坚固，才能在火星的残酷之旅中幸存下来（高G负荷、振动等），还有它在太空和抵达火星时所面临的严酷环境条件（夜间极寒等）。同时，飞行器的设计还必须解决火星稀薄大气中独特的空气动力学问题，这给飞行器的设计带来了极具挑战性的重量限制。直到最近，随着微型电子产品（如手机部件）和电池技术（如锂离子电池）的出现，才有可能满足这些严格的质量限制。
  
 
  
 为了在相当于地球上30400米高度的大气环境中实现升空（这相当于直升机在地球上能达到的极限高度的两倍多），火星直升机的旋翼叶片将以每分钟2300-2900转的速度旋转，大约要比在地球上直升机旋翼的转速快10倍。
  
 
  
 现实中，要面临的问题还很多。实现升力只是直升机必须处理的事情之一，它还必须能够在火星极其寒冷的夜间温度下生存，火星夜间的温度可以降到零下73摄氏度。另外，它还需要能够自我充电，这是通过内置的太阳能电池板实现的。而且，由于从地球上传输电子指令的时间差，直升机是不能由地球上的技术人员来控制的。相反，它将依赖于机载传感器。
  
 
  
 “火星2020”计划的目的就是要证明在火星上飞行是可行的，而不是进行其他研究。如果计划能够成功，未来的直升机将更大、能力更强。这次为技术演示所选择的特殊设计（反向旋转同轴转子）是为了使2020年火星探测器的可用空间性能最大化。下一代科学直升机将使用多旋翼配置，有效载荷能力在0.5至2千克范围内。车辆尺寸通常在20至30千克之间。主要的限制是将转子叶片和整个系统打包成与火星着陆器设计兼容的配置。
  
 
  
 直升机和其他类型的飞机可能对未来的火星探测非常有用，特别是，如果它们与火星表面的机器人漫游者一起部署将更有利。
  
 尤其是，火星飞行器非常适合将相机、传感器和其他仪器带入对于地面漫游者来说太极端或不稳定的地形，比如，高角度斜坡、悬崖边、非常粗糙的巨石地形和极软的土壤等。飞行平台还可以在大面积的地形区域内使用传感器，这对地面漫游者或宇航员而言是是非常耗时的。例如，对火星表面40公顷的区域进行详细扫描这样的任务。它们还可用于快速携带小型有效载荷机动，例如，在科学家感兴趣的地域部署小型仪器，或检索样品并将其携带返回中央储存库进行分析。
  
 
  
 有些人可能认为，火星轨道卫星完全可以满足对火星表面的空中图像调查任务需求。但是，在较低高度飞行的飞机可以拍摄更高分辨率的图像，并收集卫星仪器无法处理的其他有用数据。当需要一个特定区域的详细特写镜头时，卫星技术毕竟是有限的。在距离火星地表几十米或几百米的空中，飞行器所携带的相机或传感器，可以提供非常详细的火星选定区域的图像。这远非在几百公里高空中的卫星力所能及的。
  
 
  
 火星直升机还能帮助红色星球上最终的人类殖民者，它们可以执行的额外任务还包括运送应急物资，或维修部件。NASA的专家们称，目前，最显著的好处可能是采集超高质量的多光谱图像，以支持未来火星定居者寻找所需的资源。
  
 专家们设想，未来几代的直升机将拥有更先进的能力。一架完全或大部分自动驾驶的直升机，结合基于人工智能的数据分析，支持在人类极少干预的情况下，快速 探索 和评估火星上的潜在资源。这将是至关重要的，因为在火星 探索 和定居的早期，人类劳动力将供不应求。
  
 
  
 机器人直升机还可以作为探测车和 探索 火星表面的宇航员的高级侦察设备。通过查看地形并提供视觉预览，这些侦察机器人将排除危险或无效路径，避免火星轨道卫星无法识别的“死胡同”，从而提高火星 探索 的效率和安全性。
  
 科学家们的设想都是富有前瞻性和美好的，但科学 探索 的道路从来都不会是平坦的，让我们祝愿“火星2020”计划能为人类 探索 火星迈出坚实的一步。
  
 如果朋友们喜欢，敬请关注“知新了了”！

4. NASA火星直升机，为什么能在火星飞行？

前往火星，并不是一件容易的事情，在火星上飞行更是难上加难。
  
 2021年登陆火星的毅力号，不仅仅需要在火星地表移动，毅力号还携带有人类首架火星直升机，从而在地球之外的星球上，进行有史以来第一次低空飞行。
  
 目前NASA计划在4月14日进行首次火星飞行任务，火星直升机将飞行到3米左右的高度，总飞行时间大约在40秒左右，由于火星大气密度不足地球的1%，火星直升机的飞行难度非常大。
     
 在火星上，大气密度非常低，旋翼飞机几乎没有空气分子可以推动，因此产生的升力非常有限，这意味着火星直升机的旋翼，需要以更快的速度旋转，从而提供更强的上升力。
  
 不过在火星飞行也有引力的优势，火星引力大约只有地球表面的38%，虽然如此，火星直升机依旧需要到达地球直升机功率的4-10倍，才有可能在火星升空。
     
 为了让火星直升机在火星顺利飞行，在设计上，火星直升机就拥有非常轻的质量，以及和体型相比，非常巨大的直升机旋翼。
  
 火星直升机的总重量只有1.8千克，两组旋翼的长度，足足有1.2米。在火星上飞行时，这些旋翼将以每分钟2500转以上的速度旋转，而在地球上，普通直升机的旋翼只有每分钟450转左右。
  
 更轻盈的设计、更快的旋翼转速，或许可以让火星直升机克服火星的种种困难，完成从低空观测火星的任务！
     
 目前火星直升机已经脱离毅力号独自进行着准备工作，然而火星的夜晚的温度可以达到-80 ，每一天都是一个考验，火星直升机需要利用自身的加热器保持温度，避免设备仪器出现冻结。
  
 进行飞行任务时，地球的控制命令需要经过15分钟左右才能到达火星，因此控制命令发送后，所有的操作都需要由火星直升机自主完全。
  
 NASA计划让火星直升机进行环绕一周的飞行，在飞行期间进行拍照，汇报飞行进程。
     
 火星直升机由于机身大小以及重量的限制，只携带有摄像机、电源、信号中继等设备。
  
 在飞行过程中，火星直升机会拍摄照片进行记录，通过信号中继设备，将数据传递到毅力号的通信设备上，再由毅力号将数据传递回地球。
  
 毅力号没有携带特殊的科学仪器，整个飞行任务属于演示阶段，目标是证明火星直升机是一个可行的探测方案。
  
 由于火星直升机的飞行存在不稳定性，目前毅力号已经移动到相对安全的距离，火星直升机飞行时，毅力号会对其进行拍摄，同时避免任务失败时被直升机撞击到。
     
 火星直升机的出现，主要因素取决于人类 科技 的发展，让各种科学设备的体积越来越小，外星探测器可以越来越来小、越来越轻，甚至可以携带探测器飞到空中。
  
 目前人类的外星探测器主要以漫游车为主，但是漫游车的局限性非常大，很多障碍无法翻越、复杂地形不能深入探测、移动速度缓慢，而火星直升机，理论上可以解决这些问题。
     
 火星直升机可以在距离火星地表3米的空中飞行，这个高度可以跨过很多障碍，同时可以从各个角度对地面进行观察和拍摄。
  
 对于峡谷等特殊地形，漫游车不可能对其进行探测，但是火星直升机如果续航时间足够长，就可以深入峡谷进行探测调查。
  
 虽然目前火星直升机的续航时间只有40秒左右，但是按照火星直升机的移动速度以及探测效率，依旧要比漫游车更加高效，甚至有机会 旅游 火星一周。
     
 但火星直升机最需要考虑的困难，就是频繁地降落和起飞。
  
 火星距离地球过于遥远，控制信号需要15-20分钟左右的时间才能到达，因此火星直升机绝大多数的时间里，都需要自主飞行、降落、探测，这对着陆系统是一个巨大的考验。
  
 火星直升机需要不断观察地形，找到合适的着陆点，如果在40秒的时间里没有找到任何平地，就很容易发生坠毁。
  
 成型的火星直升机，需要更小、更轻的探测器，更久的续航能力，更精密的着陆系统，只有这些条件全部具备，外星直升机才能稳定、高效的探测整颗星球！

5. NASA的火星直升机完成了飞行测试

 因为嫌火星车跑的太慢了，NASA决定将直升机带上火星——《疯狂工程，火星直升机》，可以大大提升火星车行进路线的决策效率。喷气推进实验室在真空舱里做了一系列的测试，模拟火星上低密度大气环境测试飞行器的升力。 
       NASA火星直升机小组人员正在检查飞行模型，这张照片于2019年2月1日 
    拍摄于喷气推进实验室（JPL）7.62米宽的真空实验室。 
    Credits: NASA/JPL-Caltech 
   最近NASA的火星直升机完成了飞行测试，这是一个工程模型机，测试飞行时间总共超过了75分钟。在真空实验室中的测试大部分与它在火星上的任务相关，例如是否在零下90度的环境下正常工作。 JPL研制的火星直升机重量不超过1.8公斤，由1500多个模块组装而成，零件的材料包括，碳纤维，飞行级铝，硅，铜，铝箔和泡沫塑料。 
   2018年5月12日，NASA确认火星直升机将于2020年7月随Mars 2020一同前往火星，预计2021年2月登陆火星。一旦成行，将是人类首次在地球以外的星球上使用直升机。 
   NASA的喷气推进实验室（JPL）于2013年8月，开始研制火星直升机，一开始设计的直升机比较大，最后证明可以用小东西来解决大事件。最终JPL团队历时四年设计，测试，并重新设计重量不到1.8公斤（四磅）的火星直升机。 
   这款火星直升机的机身大约与垒球的大小相当，由于火星大气稀薄，它的叶片大约以每分3000转的速度旋转，它的速度大约是地球上直升机速度的十倍。 在地球上飞行的直升机高度记录为1.2万米（4万英尺），火星的大气仅为地球上的百分之一，所以当直升机飞行于火星表面时，已经相当于地球上的3万米（10万英尺）。 
   火星直升机仅作为一项技术示范，被认为是高风险，高回报的项目。如果它在火星上不起作用了，Mars 2020火星车也不会受到影响，一旦成功了，那么它可以进行低空飞行侦察，到达火星车不能到达的地点，这个至关重要。
   火星直升机将于2020年7月，同Mars 2020漫游车一起，搭乘联合发射联盟Atlas V火箭，从卡角空军基地出发，预计在2021年2月抵达火星。

6. 直升机真能在火星上飞吗？若成功，NASA载人火星探测计划将提速

 
   上月底，在位于美国佛罗里达州大西洋海岸中部的卡纳维拉尔角空军基地，一艘巨大的阿特拉斯 V型运载火箭将“火星2020探测器”发射到了天空中，开始了这辆航天器为期7个月的太空之旅，其目的地就是那颗最为地球人所津津乐道的红色星球——火星。
     
   ▲一种早期的火星直升机设计方案概念
   自从NASA真正开始进行地外行星的探测工作以来，在其他行星的大气层内进行飞行的想法就一直在NASA科学家的脑海中酝酿和发酵，从最初的大致概念到最终“火星直升机”的问世，其间经历了半个多世纪之久。事实上，在地外 探索 的早期阶段，科学技术远不如当下，这直接导致NASA的科学家们只能“空想”，而没有任何办法真正去尝试设计和测试。这种情况一直到过去的十多年来，才发生了改变。
   可以说， 先进材料和计算机技术以及自主飞行控制技术这三大关键技术的发展，使得NASA的科学家有了打造一种“真正的地外航空器”的底气。 
   
   ▲正在进行测试的火星直升机
   不过，话说到底，基础技术是有了，能不能真的飞起来还是另外一回事，NASA科学家还面临着最后一层，也是 最重大的障碍 ：火星大气密度极其稀薄，从量化的指标来看，其平均空气密度仅有地球大气层密度的1％，要在这种密度下实现飞行，大概就相当于在地球上海拔3万多米的高空飞行。这意味着在火星的表面，几乎没有空气可以产生足够的升力来托举起一架航空器实现飞行。
    越大的挑战反倒越能激发某些热衷于挑战的科学家们的兴趣 ，但是他们在早期似乎走错了方向。如果考虑到世界上第一架真正能够飞行的固定翼飞机要比直升机早出现三十多年的话，你可能不难理解为什么NASA的科学家们一开始会把全部的注意力都放在固定翼飞机这一类航空器上。
   但是当他们无数次建立又推翻自己的设计方案之后，忽然在某个时刻，某位科学家突然“灵光一闪”，抛出了这样一个“突破性的观点：
   ”好吧，为什么我们不试试直升机呢？“
   当然，最开始没有人特别认真对待这个想法，如果空气动力学特性简洁明了的固定翼飞机都不行的话，凭什么结构复杂的直升机会真的有效呢？就火星的大气密度，真的能够让一架直升机获得足够的升力？
   但是，有一部分听到这个”异想天开“的想法的NASA科学家们很快就动手进行了几个经验公式化的快速计算，然后他们得出了一个”惊人“的结果： 尽管只是勉强达标，但似乎一架特别制作的直升机真的能够从火星大气中飞起来 。
   
   ▲”火星直升机“在火星表面飞行的艺术渲染图
   随着NASA团队对”火星直升机“概念的 探索 逐渐深入，他们也渐渐认识到这确实是一个非常可行的想法。为此，他们开始考虑各种各样的设计，包括类似于大疆无人机的四轴飞行器和其他几种多旋翼飞行器，以及更常规的单旋翼带尾桨构型的直升机。
   然而在最终的设计采取了配备有 共轴反转双旋翼设计的直升机 ，这种共轴主旋翼设计的直升机最常见于苏联（俄罗斯）卡莫夫设计局的作品中，其中两副旋翼上下安装在同一根主轴上，转向相反，以此来平衡两者之间的反扭矩。
   这架共轴构型的”火星直升机“高约49公分，重量不到1.8公斤，可谓相当轻巧，NASA科学家们将其命名为 ”机灵“（Ingenuity） 。麻雀虽小，五脏俱全，尽管”机灵“个头很小，不过仍然是一架实实在在的无人直升机，各种机载设备一应俱全，能够耐受火星上的恶劣自然环境，且其主旋翼设计能够在火星超稀薄的大气层中运转，为其自身提供足够的升力。
   
   ▲”机灵“直升机顶部装备有太阳能电池板，能够为该机的电池提供续航能力
     除此之外，NASA团队还需要考虑如何将这架直升机与 ”火星2020探测车“ 结合起来，这辆被命名为 ”毅力“（   Perseverance   ） 的探测车是美国执行2020年火星探测计划的主力装备，它将在火星上搜寻是否存在远古生命的证据，并收集岩石和土壤样本，并在最后的任务中返回地球。
   
   ▲”毅力“探测车和”机灵“直升机的合影，从图中也可以看出其尺寸量级上的区别
   
   ▲测试中的火星直升机
   为了将”机灵“直升机设计得尽可能轻巧，NASA的工程师们在设计中大量采用了复合材料设计，比如说其旋翼桨叶的材料采用了 碳纤维泡沫芯 。除此之外，他们在选择先进的微型计算机和航空电子元器件的时候考虑了很多”外部承包商“的产品。这些紧凑、轻便的电子元件基本上是不可能在NASA以往的航天器上看到的，但是为了尽可能降低”火星直升机“的重量，NASA的工程师们可以说也是”别无选择“。
   
   ▲观察火星直升机模型的旋翼桨叶设计，可以看出其桨叶外形和地球上的常规直升机有很大的差异
   当然，在火星这种稀薄程度的大气层环境下，一架直升机显然不能只靠降低自身的重量就能够离开地面。”机灵“的另一项关键设计就是它的旋翼系统，我们知道，地球上直升机主旋翼的转速通常在每分钟400~500之间，但是”机灵“的旋翼转速达到了每分钟2800~3000转，几乎与地球上常规单旋翼带尾桨直升机上尾桨的转速相当。
   此外，”机灵“的旋翼桨叶也采用了特殊的外形设计和低雷诺数翼型。这么说吧，如果你看到过直升机的桨叶，你就会发现”火星直升机“桨叶和你看到的所有直升机桨叶都不太相同，其桨叶更接近于一种厚厚的锥形，在桨叶根部，其展弦比大概是常规直升机的四倍之高，所以会显得”胖胖的“。
   在”火星直升机“的桨叶设计中，还有一个需要考虑的重要因素就是其刚度。因为火星大气层的密度特别低，这样就意味着空气的阻力没有那么大，较低的气动阻力带来的另一个问题就是桨叶会存在较高的振动水平，为了降低这个振动程度，桨叶的刚度势必要设计得比较高。
   
   ▲科学家在实验室中模拟了火星的环境，然后对直升机进行了测试
   而在高转速下， 这种新型桨叶也能够产生更大的升力 。
   在搞清楚机理之后，设计一架”火星直升机“并将其打造出来对于现阶段NASA来说，并不算是一项多么有挑战性的工作，但是，要在地球上测试并验证这架直升机 ”真的能在火星大气中飞起来“ 是真正具有挑战的一项内容——NASA的科学家们需要找到一种方面来在试验室中复现火星上的独特环境。
   NASA团队最后在位于加利福尼亚州帕萨迪纳市的喷气推进实验室进行了测试，实验室是一座被称为 ”25英尺空间模拟器“ 的设施，这个圆柱形的设施目前已经接近其60岁生日了，但是”老当益壮“，在这里，工程师可以测试一些极端的空间条件，当然也可以模拟火星的环境。
   
   ▲NASA的科学家正在实验室中布置”火星直升机“，以便展开测试工作
   该设施的空气可以被抽出来，其他各种气体都被泵进去，其温度可以从零下195摄氏度到93摄氏度之间进行变化，打光设备可以朝着任何正在测试的东西上面照射强光，从而复现那些没有类似地球大气层保护的星球上面的太阳辐射环境。多年来，各种各样的宇宙飞船和地外探测器都在这个设施中进行过测试，包括旅行者号、好奇号和毅力号。
   
   ▲在测试中的”机灵“火星直升机
   从尺寸上来说，这个设施的直径略大于25英尺（1英尺≈0.3米，下同），高度约85英尺，也非常适合这种小型直升机的飞行测试工作。通过温度控制，该设施完全可以模拟出火星巨大的温度变化情况，比如说在夏季正午的15~21摄氏度的环境以及在冬季午夜的-107摄氏度的超低温。同时，该设施还有一面墙上布置了风扇阵列，可以复现火星上时不时可能出现的横风对飞行的影响。
    尽管该设施能够模拟大部分火星表面的实际环境，但是有一个点是无法模拟的，那就是火星的重力 。考虑到火星的引力只有地球1/3左右，NASA团队最后采用了一种折中的办法，就是从天花板上垂下来一根绳子，一头挂住直升机，另一头安装了一个平衡物，由此来模拟实际的火星重力。
   
   ▲NASA的科学家们在实验室中对”机灵“直升机进行测试工作
   2014年的时候，NASA制造出了第一架火星直升机原型机，那架原型机比现在的”机灵“还要更小，而且还没有安装自主飞行系统，而是由操纵人员在实验室之间进行遥控操纵。试验结束之后，NASA团队得出了一个重要结论：在他们的努力之下，这种”火星直升机“方案已经能够产生他们所需要的升力水平，但是 在模拟的火星环境下，这种飞行器的操纵非常非常困难。 
   
   ▲图中所示为”机灵“火星直升机的保护壳，在完好登陆火星之后，该壳就会自动脱落被弃置
   在这种情况下，2016年，NASA团队研制出了第二架原型机，这一次，该机配备了较为完善的微型计算机和飞行控制系统，其自主飞行能力有了一定的提升，至少能够实现特定条件下的自主悬停。两年后，NASA的第三架原型机诞生，这一次，其飞行控制系统更加完善，基本已经能在实验室环境中完成试验团队所要求的自主飞行项目了。
   就现在来说，NASA最感兴趣的那些火星地形——陡峭的悬崖、奇形怪状的洞穴和岩石坑洼——很多都不能靠凭轮子在地面移动的探测车来到达。所以他们需要一种飞行器来对这些地点进行 探索 ，仅从科研的角度来说，这 些 探索 很有可能对了解火星的 历史 大有裨益 。
   
   ▲装有”毅力“探测车和”机灵“火星直升机的太空舱被放置在阿特拉斯5号运载火箭整流罩内
   当然，截至目前，NASA团队的所有工作都是在实验室完成的，一架独特的专用无人直升机到底是否能够在顺利登陆火星表面、顺利起飞并顺利按照设计团队的构想在火星表面的独特环境中 实现自主飞行 都还是未知数。
   
   ▲登陆火星之后，”毅力“探测车将会驶离”机灵“直升机一段距离，以便其开机起飞
   一旦”机灵“的所有科目都能顺利完成的话，大号的”机灵“2代直升机很有可能将会在下个合适的机会登陆火星，为进一步展开科学 探索 打下基础，并且，按照NASA的构想，他们甚至已经开始构思 有人火星探测器 的研发工作：想象一下， 一架无人直升机将为载着宇航员的地面探测车进行侦察和路线规划和行程管理，以使其能够在火星表面安全展开 探索 工作的场景 吧，而这项工作很可能会在后半个世纪正式展开。

7. 火星上第一架无人直升机成功完成“历史性”首次飞行

美国宇航局(NASA)今日表示，火星上第一架无人直升机——“机智”号 （Ingenuity）直升机，成功完成了它在火星上“ 历史 性”首次飞行。 
  
  美国东部时间凌晨3:34，在另一个星球上进行了这一首次动力控制飞行。与2月18日这架直升飞机的同伴——恒心漫游者降落在火星上后地面行走不同，这一直升飞机在火星上空飞行的表现如何，是历来从未有过的事情。 
  
  星期一早上，在加州帕萨迪纳市NASA喷气推进实验室的直升机队的任务控制中，接收并分析了“机智”号的飞行尝试的第一批数据。周一上午，美国东部时间上午6:15，美国航空航天局（NASA）的现场开始了实况报道，不久之后，美国东部时间上午6:46确认了飞行的成功。 
     
  该飞行原定于4月11日进行，但当通过其软件进行飞行前检查系统后，发现了命令序列问题，因此改变了计划。直升机团队在4月16日收到的数据显示，直升机在进行了命令序列调整后成功完成了快速自旋测试。最后，“机智”号终于可以自主地飞上了火星上空稀薄的大气天空。 
  
  喷气推进实验室“机智”号项目负责人、安美美表示：“我们现在可以说人类已经在另一行星上飞行了旋翼飞机。” “很久以来，我们一直在谈论在另一个星球上的、如飞机发明者莱特兄弟的飞行时刻。现在，它就在这里。” 
     
  安美美，英文名：MiMi Aung，美籍缅甸人，她的母亲在16岁时移居美国接受教育，并且是她的世代家庭中唯一有此教育机遇的成员，是缅甸第一位获得数学博士学位的女性。安美美出生于伊利诺伊州，1990年她在伊利诺伊大学电子工程系取得硕士后进入喷气推进实验室，2015年至今一直担任火星直升机研究团队的负责人。被评选为全球前沿100名女性之一。 
     
  第一次飞行 
  
  117前，莱特兄弟成功在地球上进行首次成功飞行，现在“机智”号直升机在另一个世界上完成了成功飞行。NASA将其称为为“莱特兄弟时刻”。NASA为直升机的机场选择了一块平坦、相对没有岩石的区域，面积为33英尺x 33英尺，将这个直升机首次成功飞行地点现以“莱特兄弟机场”（Wright Brothers Field）名称命名。 
     
  作为技术演示的独创性，周一总共飞行了约40秒钟。这架重达4磅的直升机将其两个4英尺高的叶片旋转起来，在空中升起10英尺（3米）、盘旋、拍照、然后降落在火星上。在接下来的几周内，“机智”号可能会再飞四次。 
     
  安美美解释说：“火星不仅在着陆时很难，而且在尝试从它起飞并飞来飞去时也很困难。” “它的重力要小得多，但表面的大气压力却不到1％。将这些东西放在一起，难度就相当的大。” 
  
  为了实现飞行，这架直升机的双反向旋转转子叶片需要以每分钟2500转的速度旋转，比地球上的快五倍。在大气层厚度仅为地球厚度的1％的情况下，工程师们必须制造出足够轻的直升机，同时叶片旋转得足够快，才能产生超凡脱俗的升力。同时，它必须足够坚固以承受火星的风和极端的寒冷。 
  
  在六年多的制作时间里，直升机模型高1.6英尺，如一个四脚型的菜刀。它的机身，包括所有电池，加热器和传感器，是纸巾盒的大小。轻型碳纤维填充的机翼是最大的组成部分：每对延伸4英尺。 
  
  该直升机的顶部装有一块太阳能电池板，可以为电池充电，这对于在火星夜晚华氏零下130度的生存至关重要。 
     
  “恒心”漫游者帮助直升飞机及其在地球上的任务团队相互交流。它收到了地球的飞行指令，并将这些计划发送给了直升机。“恒心”号停在距直升机215英尺（65米）的俯瞰处，因此它可以安全地观看飞行并捕获图像和视频。 
     
  在直升机悬停期间，它每秒捕获30次图像，然后输入到导航计算机中。独创性使用了第二个更高分辨率的相机，它指向地平线，以便在直升机升空时捕获图像。直升机降落在火星上后，便通过流动站将数据发送回地球。 
  
  未来的飞行 
  
  “机智”号直升机在火星上度过了第一个冰冻的夜晚。首次飞行后，“机智”号获得了一个“休息日”，以便使用其太阳能电池板充电。该团队将使用本周直升机返回的数据来计划其下一次飞行。首次目标飞行40秒，飞行器达到了其所有目标：旋转、起飞、悬停、下降和着陆。 
     
  计划以后两次飞行之间的节奏将越来越短。在第一次飞行后四天飞行，然后在第二次飞行后三天飞行，依此类推。在后面的飞行中，直升机可能会上升到16英尺（5米），并进行横向运动，直到进出50英尺（15米）。 
     
  安美美解释说：“一旦到达第四和第五次飞行，将很有趣。” “我们真的想突破极限。并不是每天都在火星上测试旋翼飞机。因此，我们要非常冒险。” 这个项目的主要目的是获得详细的工程数据，以便我们可以看到机器的性能，然后这些数据可以被将来的项目用于制造更大、更好的直升机。这项耗资8500万美元的直升机演示被认为是高风险，但回报丰厚。 
     
  计划最多进行五次直升机飞行，每一次都越来越雄心勃勃。如果成功的话，该演示将在未来数十年内引领火星无人机机队，提供鸟瞰图、运输包裹并充当宇航员的侦察员。地球上的高空直升机也可能会受益，想象一下飞行器将很容易在喜马拉雅山中航行。 
     
  “机智”号的团队要在5月初之前完成测试飞行。那是因为“恒心”号漫游者需要继续执行其主要任务：收集可以保存火星生命的证据的岩石样本，以便从现在起十年后返回地球。

8. NASA宣布火星首架直升机试飞，探索火星为何如此重要？

其实我们很多人都是能够让自己对太空有一个比较多的好奇的，就我们也认为如果没能够去探索太空的话，我们会觉得十分幸运。
有很多的国家都是能够去积极进行探索的，而且也能够不断地提高自身的科学技术，并且也能够促进国际交流，能够让越来越多的国家都有能力去进行探索。NASA宣布火星首架直升机试飞，探索火星为何如此重要？我认为主要有三个原因:
一、火星上是有很多资源的。
其实探索火星之所以这么重要，就是因为火星上是有很多的资源的，而且也是能够让我们去利用的。如果能够探索火星的话，我们就能够了解有关于火星的更多知识，而且是能够让我们更好的去探索太空的。我们可能会觉得火星是能够满足我们的期待的，而且也能够让我们对一些资源有更多的探索，这样的话也是能够让我们有一个更多的资源利用价值的。
二、火星与我们的地球比较近似。
在我看来，我认为我们之所以会认为火星是十分重要的，就因为火星英文的地球是比较近似的，如果没能够去探索火星的话，我们就能够有一个更好的生存环境。而且我们也可能会将火星作为我们第二个地球，如果能够探索成功的话，是能够让我们有更多的生存机会的。
三、火星能够让我们满足好奇心。
当然，在我看来，我认为探索火星之所以会这么重要，也是因为火星是能够让我们满足好奇心的，而且也是能够让我们在日常生活中有更多的期待的。如果能够对火星有个更深的了解的话，我们就能够让自己在日后的生活中有更好的探索机会。
以上就是我的看法，大家有什么想法吗？