当美国宇航局最新的火星探测器“毅力”号本周发射时，该机器人将搭载一个小型偷渡者：一架小型箱形直升机。如果这架直升机成功地在火星地形上空盘旋，这将是人类**的飞行器首次在另一个世界上飞行——它可能为未来探索太阳系开辟一条全新的途径。

这架名为“独创”的直升机并不是“漫游者”的主要关注点。“毅力”最大的目标是寻找火星上生命的迹象，并挖掘出有一天可以返回地球进行研究的泥土样本。但是工程师们设法在火星车的腹部找到了空间来存放这架小型直升机。在坚忍不拔的旅程中的某个时刻，火星车将巧妙地部署到火星表面，在那里它将旋转它的转子并试图起飞。

这次星际实验希望为探索火星提供一个新的有利位置，超越目前有限的选择。火星轨道飞行器无法获得航天器接近地面所能获得的高分辨率图像。着陆器只能从一个固定的位置获取信息，而漫游者只能移动到目前为止，关于前方情况的信息有限。但直升机可以充当侦察兵，为其他航天器进行侦察或到达难以进入的区域。

如果人类能够到达火星表面，这种侦察能力可能会非常有用。美国航天局喷气推进实验室火星直升机项目经理米米昂说：“真正向前飞行，然后获得高清图像，通知人类和漫游者穿越，将真正推进对世界的探索。”。“能够飞行将为探索增添一个全新的维度。”

在火星上飞行还有一个很大的障碍：大气层。地球周围的空气只有地球大气层厚度的1%。由于只有很少的空气流动，在火星上实现升空将是非常困难的。火星表面的低重力有帮助，大约是地球重力的38%。但即使有了这种辅助，飞行器仍然不能用我们在地球上飞行时使用的技术在火星上飞行。

在那种环境下，任何东西要想离开地面，都必须是超轻的，而且螺旋桨的移动速度必须非常快。但他们不能走得太快，否则事情就开始变得危险了。喷气推进实验室火星直升机的总工程师鲍勃·巴拉拉姆告诉《边缘报》记者：“你不能一直跑得越来越快，因为接下来发生的是，你的桨叶尖端开始接近马赫数1。”。“他们开始想去超音速，你甚至不想让他们去跨音速，因为你得到更多的湍流效应。”

考虑到这些局限性，美国宇航局喷气推进实验室（NASA-JPL）的一组工程师着手发明第一架火星直升机。“毅力”号的研究小组确定了直升机的尺寸，确定了“漫游者”号可以容纳一架小型直升机，直升机的桨叶可以达到1.2米（约4英尺）宽。这最终决定了直升机的重量，仅为1.8公斤，约合4磅。昂山素季说，**这样一辆充满电子产品的小型汽车，只是今天可能发生的事情。她说：“几十年前，轻量级电子技术——计算机、传感器、照相机、陀螺仪——所有这些都不可用。”。

直升机的最终设计看起来像是一个有着复杂机头的长腿蜘蛛爸爸。别出心裁的主体是一个有四个突出的四肢的箱子，使车辆保持在地面上直立。四个碳纤维叶片安装在顶部，以及一个太阳能电池板发电。这些叶片的设计转速高达每分钟2400转— 或者每秒40次。一架典型的地面直升机的桨叶以每分钟450到500转的速度旋转。然而，独创性’s刀刃不应该’t超过音速，达到0.7马赫以下。

不过，创造创造力只是成功的一半。该小组必须确保直升机能够在另一个世界上飞行。“与直升机发明平行的还有：‘你怎么测试它？“昂说。“因为以前从来没有这样做过。”

幸运的是，美国宇航局的喷气推进实验室配备了巨大的试验室，可以用于这项工作。喷气推进实验室（JPL）的一个称为空间模拟器的大腔室可以重新创造一个完全真空，并操纵航天器离开地球后可能经历的所有极端温度。为了测试其独创性，工程团队将太空舱改造成了类似火星的环境。昂山素季说：“我们基本上是把这个房间抽到接近真空的状态，然后用二氧化碳回填，这样房间里就有了类似火星的大气密度。”。

另一个挑战仍然存在：摆脱地球的重力。为了模拟火星较低的重力，工程师们在试验舱内飞行时，都会在机智的原型上系上一条轻便的系绳。被称为重力卸载系统的系绳为航天器提供了一个持续向上的牵引力，使其感觉好像飞行器处于地球引力的38%。

这一测试有助于形成最终的独创性设计。在最初的几次飞行测试中，研究小组发现测试直升机的桨叶不断上下摆动。地球直升机也有翻动的趋势，因为叶片又长又细。但厚厚的大气层减弱了这种影响。另一方面，火星稀薄的大气层并不能减少拍打。

“当我们进行第一次飞行时，这对我们来说是一个小小的发现，”巴拉拉姆说，并补充说拍打可能干扰了直升机的控制。解决方案是什么？工程师们把桨叶做得格外坚硬，比地球上同样大小的普通直升机要坚硬得多。

研究小组在各种极端条件下进行了几十次试飞，其中包括模拟火星夜晚的严寒，这种严寒可以达到-130华氏度或-90摄氏度。现在，经过这么多的努力，是时候发挥聪明才智了。为了到达火星，直升飞机将折叠起来坐在“坚忍不拔”的下面，上面覆盖着一个保护罩。当火星车到达火星并找到了合适的地点时，灵巧会做一些复杂的体操，伸展成最终的形状，双腿指向地面。当毅力滚滚而去，把它抛在身后时，它就会落到水面上。

研究小组只得到了30天的火星时间来进行独创性操作，这大约是31个地球日。第一次飞行将很简单：直升机将尝试起飞并爬到大约10英尺（3米）的高度，在那里盘旋30秒左右。虽然时间很短，但这将决定工程师们的辛勤工作是否有回报。“我想我会觉得：最后，我们的孩子，可以说，是在环境中，它已经发展了这么多年，”昂说。

机智将完成四次短程飞行，每次渐进式起飞都能突破极限。飞行时间不会超过90秒。但是，独创性可以达到15英尺（5米）高，水平移动大约160英尺（50米）。

由于地球和火星之间通信的长时间延迟，所有这些飞行都必须是自主的。团队将向Ingenuity发送一个命令列表，并且它将自己执行所有步骤。计划是让直升机在飞行时捕捉图像，有可能毅力也能捕捉到一些机智在空中盘旋的遥远图像。

归根结底，独创性是一种技术展示，这就是为什么它的飞行意味着短小精悍。但它可以证明飞行器对于未来的火星任务是有价值的。工程师们已经在设计重量高达44磅或20公斤的大型直升机。更大的直升机可以携带比现在更重要的科学有效载荷和更好的相机。

但在你能走路之前，你必须先爬。这就是创造力的全部。巴拉拉姆说：“希望我们能有我喜欢的‘莱特兄弟时刻’。”。“但这是另一个星球上的受控飞行。”