“机智”号直升机在火星首次成功起飞的意义

　　今年2月随“毅力”号火星车降落在火星上的“机智”号直升机于4月19日从火星表面成功起飞。它在离地面3米的上空盘旋了约30秒，然后又重新降落。这听起来可能不像一个巨大的成就，但它确实是。“机智”号的飞行是人类设计的飞行器在另一个星球的首次制动飞行。它是人类太空探索史上的一个里程碑事件。
　　众所周知，阿波罗11号飞船曾着陆在月球上，它只需要重新发射，脱离月球引力返回地球。但在一个没有大气层的环境维持一段时间的飞行，则是另一回事。
　　科学家制造这架具有历史意义的“机智”号直升机，共花了6年时间。一旦我们清楚了制造这一飞行器的复杂性，就能理解为何会用了这么长的时间。
　　为什么在火星飞行是件大事
直升机在另一个星球进行飞行要面临几个技术挑战。
　　首先，也是最重要的一点，直升机需要在大气层中飞行。直升机的桨叶或旋翼必须旋转得足够快，以产生一种称为“升力”的力。虽然火星的确有大气层，但比地球稀薄得多——实际上大约只是地球的百分之一。因此，“机智”号在火星大气层中飞行就相当于在地球上近3万米的高空飞行。作为参考，商用飞机在地球的飞行高度在0.9~1.2万米之间，而直升机所到达过的最高高度是1.3万米。在地球测试火星直升机需要一个加压的房间，并将其中大量的空气抽走来模拟火星大气层。
　　另外，我们还需要考虑火星引力，它大约是地球引力强度的三分之一。这实际上给了人类一点优势。如果火星和地球有相同的大气层，但火星上的引力较小，就意味着我们可以用比原本所需的更少的力就能让“机智”号起飞。不过，虽然火星的引力对我们有利，但大气层的稀薄抵消了这点优势。
　　“机智”号的成功标志着首次在地球之外实现这种飞行。正如前文所说，这样做的原因可能仅仅是这项任务非常非常困难。
　　先进制造
有两种主要方法可以克服火星大气造成的阻碍。首先，为了产生升力，两个旋翼（由碳纤维制成）的旋转速度必须比地球上任何一架直升机都快。
　　在地球上，大多数直升机和无人机的旋翼转速约为每分钟400~500转。“机智”号的旋翼转速约为每分钟2400转。它也有一个独特的飞机翼展比。虽然“机智”号的机身只有纸巾盒那么大，但它的两翼展开距长达1.2米。
　　即使是发射飞机起飞的信号也需要一系列的先进技术。虽然无线电信号在地球和火星之间传输只需要几分钟，但这些信号到达直升机的时间仍会延迟几个小时。
　　延迟是因为信号需要经历数次传输。信号必须先从地球上的电脑到碟形卫星接收器，再到火星勘测轨道飞行器，之后到“毅力”号探测器，最后才能到达直升机。
　　火星遥控飞行
我们称“机智”号为“技术示范者”。简单地说，它唯一的目的就是证明它能够完成一系列简单的任务。在首次成功起飞之后在接下来的几周里，这架直升机还将需要进行3到4次飞行，其中最冒险的一次将是起飞和飞离“毅力”号至大约300米外的地方。
　　工作人员将分析从飞行中获得的数据，并把它们作为设计未来更先进飞机的重要输入数据。一旦这项技术得到应用，其潜力将是巨大的。
　　火星上的无人机和直升机还可以充当侦察机，检查火星车前方的陆地，确认是否可以安全地行进。这种飞行器甚至可以帮助寻找火星表面的水和生命。
　　预计在2035年，第一批人类将登陆火星。他们很可能会接受本地和实时操作飞机的训练，查找陆地上可能会伤害人类，损坏宇航服、飞行器或火星车的障碍物和危险地形。
　　致敬过去，展望未来
美国航空航天局喷气推进实验室的科学家在火星直升机的一块太阳能电池板下面的电缆上放了一件历史文物——莱特兄弟1903年制造的莱特飞行器上的一小块机翼，以对地球第一次动力飞行的致敬。这是进入太空的第二件地球飞行器部件；此前，一个机翼碎片在阿波罗任务中也登上过月球。
　　其他星球动力飞行的任务已经开始了。特别值得一提的是，“蜻蜓”号直升机计划于2034年到达土星卫星土卫六的表面。也许它也要带着一段地球的历史一同前往，并且这个习惯会在我们探索其他行星的过程中延续不断。 （Gail Iles）