當美國宇航局最新的火星探測器“毅力”號本週發射時，該機器人將搭載一個小型偷渡者：一架小型箱形直升機。如果這架直升機成功地在火星地形上空盤旋，這將是人類**的飛行器首次在另一個世界上飛行——它可能為未來探索太陽系開闢一條全新的途徑。

這架名為“獨創”的直升機並不是“漫遊者”的主要關注點。“毅力”最大的目標是尋找火星上生命的跡象，並挖掘出有一天可以返回地球進行研究的泥土樣本。但是工程師們設法在火星車的腹部找到了空間來存放這架小型直升機。在堅忍不拔的旅程中的某個時刻，火星車將巧妙地部署到火星表面，在那裡它將旋轉它的轉子並試圖起飛。

這次星際實驗希望為探索火星提供一個新的有利位置，超越目前有限的選擇。火星軌道飛行器無法獲得航天器接近地面所能獲得的高解析度影象。著陸器只能從一個固定的位置獲取資訊，而漫遊者只能移動到目前為止，關於前方情況的資訊有限。但直升機可以充當偵察兵，為其他航天器進行偵察或到達難以進入的區域。

如果人類能夠到達火星表面，這種偵察能力可能會非常有用。美國航天局噴氣推進實驗室火星直升機專案經理米米昂說：“真正向前飛行，然後獲得高畫質影象，通知人類和漫遊者穿越，將真正推進對世界的探索。”。“能夠飛行將為探索增添一個全新的維度。”

在火星上飛行還有一個很大的障礙：大氣層。地球周圍的空氣只有地球大氣層厚度的1%。由於只有很少的空氣流動，在火星上實現升空將是非常困難的。火星表面的低重力有幫助，大約是地球重力的38%。但即使有了這種輔助，飛行器仍然不能用我們在地球上飛行時使用的技術在火星上飛行。

在那種環境下，任何東西要想離開地面，都必須是超輕的，而且螺旋槳的移動速度必須非常快。但他們不能走得太快，否則事情就開始變得危險了。噴氣推進實驗室火星直升機的總工程師鮑勃·巴拉拉姆告訴《邊緣報》記者：“你不能一直跑得越來越快，因為接下來發生的是，你的槳葉尖端開始接近馬赫數1。”。“他們開始想去超音速，你甚至不想讓他們去跨音速，因為你得到更多的湍流效應。”

考慮到這些侷限性，美國宇航局噴氣推進實驗室（NASA-JPL）的一組工程師著手發明第一架火星直升機。“毅力”號的研究小組確定了直升機的尺寸，確定了“漫遊者”號可以容納一架小型直升機，直升機的槳葉可以達到1.2米（約4英尺）寬。這最終決定了直升機的重量，僅為1.8公斤，約合4磅。昂山素季說，**這樣一輛充滿電子產品的小型汽車，只是今天可能發生的事情。她說：“幾十年前，輕量級電子技術——計算機、感測器、照相機、陀螺儀——所有這些都不可用。”。

直升機的最終設計看起來像是一個有著複雜機頭的長腿蜘蛛爸爸。別出心裁的主體是一個有四個突出的四肢的箱子，使車輛保持在地面上直立。四個碳纖維葉片安裝在頂部，以及一個太陽能電池板發電。這些葉片的設計轉速高達每分鐘2400轉— 或者每秒40次。一架典型的地面直升機的槳葉以每分鐘450到500轉的速度旋轉。然而，獨創性’s刀刃不應該’t超過音速，達到0.7馬赫以下。

不過，創造創造力只是成功的一半。該小組必須確保直升機能夠在另一個世界上飛行。“與直升機發明平行的還有：‘你怎麼測試它？“昂說。“因為以前從來沒有這樣做過。”

幸運的是，美國宇航局的噴氣推進實驗室配備了巨大的試驗室，可以用於這項工作。噴氣推進實驗室（JPL）的一個稱為空間模擬器的大腔室可以重新創造一個完全真空，並操縱航天器離開地球后可能經歷的所有極端溫度。為了測試其獨創性，工程團隊將太空艙改造成了類似火星的環境。昂山素季說：“我們基本上是把這個房間抽到接近真空的狀態，然後用二氧化碳回填，這樣房間裡就有了類似火星的大氣密度。”。

另一個挑戰仍然存在：擺脫地球的重力。為了模擬火星較低的重力，工程師們在試驗艙內飛行時，都會在機智的原型上繫上一條輕便的繫繩。被稱為重力解除安裝系統的繫繩為航天器提供了一個持續向上的牽引力，使其感覺好像飛行器處於地球引力的38%。

這一測試有助於形成最終的獨創性設計。在最初的幾次飛行測試中，研究小組發現測試直升機的槳葉不斷上下襬動。地球直升機也有翻動的趨勢，因為葉片又長又細。但厚厚的大氣層減弱了這種影響。另一方面，火星稀薄的大氣層並不能減少拍打。

“當我們進行第一次飛行時，這對我們來說是一個小小的發現，”巴拉拉姆說，並補充說拍打可能干擾了直升機的控制。解決方案是什麼？工程師們把槳葉做得格外堅硬，比地球上同樣大小的普通直升機要堅硬得多。

研究小組在各種極端條件下進行了幾十次試飛，其中包括模擬火星夜晚的嚴寒，這種嚴寒可以達到-130華氏度或-90攝氏度。現在，經過這麼多的努力，是時候發揮聰明才智了。為了到達火星，直升飛機將摺疊起來坐在“堅忍不拔”的下面，上面覆蓋著一個保護罩。當火星車到達火星並找到了合適的地點時，靈巧會做一些複雜的體操，伸展成最終的形狀，雙腿指向地面。當毅力滾滾而去，把它拋在身後時，它就會落到水面上。

研究小組只得到了30天的火星時間來進行獨創性操作，這大約是31個地球日。第一次飛行將很簡單：直升機將嘗試起飛並爬到大約10英尺（3米）的高度，在那裡盤旋30秒左右。雖然時間很短，但這將決定工程師們的辛勤工作是否有回報。“我想我會覺得：最後，我們的孩子，可以說，是在環境中，它已經發展了這麼多年，”昂說。

機智將完成四次短程飛行，每次漸進式起飛都能突破極限。飛行時間不會超過90秒。但是，獨創性可以達到15英尺（5米）高，水平移動大約160英尺（50米）。

由於地球和火星之間通訊的長時間延遲，所有這些飛行都必須是自主的。團隊將向Ingenuity傳送一個命令列表，並且它將自己執行所有步驟。計劃是讓直升機在飛行時捕捉影象，有可能毅力也能捕捉到一些機智在空中盤旋的遙遠影象。

歸根結底，獨創性是一種技術展示，這就是為什麼它的飛行意味著短小精悍。但它可以證明飛行器對於未來的火星任務是有價值的。工程師們已經在設計重量高達44磅或20公斤的大型直升機。更大的直升機可以攜帶比現在更重要的科學有效載荷和更好的相機。

但在你能走路之前，你必須先爬。這就是創造力的全部。巴拉拉姆說：“希望我們能有我喜歡的‘萊特兄弟時刻’。”。“但這是另一個星球上的受控飛行。”