人类向火星发射的54次任务中，只有23次成功。高达30次任务要么根本未能抵达火星，要么抵达后就失败了，未能实现探索目标。第54次任务，NASA的“洞察号”着陆器，目前正在飞往这颗红色星球的途中，要到11月着陆后才能被评定为成功或失败。
成功率不到一半，这对于耗资数百万美元的太空项目来说是严峻的。但这些统计数据并没有阻止我们尝试接触和探索我们的行星邻居，也没有阻止我们尝试沿途进行更具技术挑战性的任务。就在上周，NASA宣布了其最新的火星实验： 一架直升机，将于同名年份的7月随“火星2020”号火星车一同发射。最终，像这种型号的火星直升机将被用于侦察，为火星车和最终的宇航员提供比轨道器更详细的侦察。虽然轨道器可以观察整体地貌，但更靠近地面的飞行侦察兵可以从多个角度提供极其详细的地表图像，有助于识别未来的着陆点或探索点，或调查沿途出现的新科学目标。
这是一个宏伟的目标，但要获得这些额外的情报，第一步是让它飞起来——让一架比空气重的飞行器在火星上飞行的任务是艰巨的。
直升机并不是新技术。早期直升机设计可以追溯到15世纪，当时列奥纳多·达·芬奇绘制了“空气螺旋”的设计图，并在20世纪出现了飞行原型。第一架现代直升机，由伊戈尔·西科斯基设计的VS-300，于1939年9月14日在康涅狄格州进行了首次飞行。但当然，我们设计直升机一直是在地球上飞行，而火星直升机则是完全不同的东西。
为了产生升力，旋翼快速旋转以将空气向上移动： 在地球上，直升机最高飞行高度记录约为海平面以上40,000英尺。大多数直升机甚至达不到这个高度，只能达到低得多的高度。超过一定高度，空气就会变得太稀薄，无法维持直升机飞行。火星的大气层非常稀薄——密度约为地球的1/100——这意味着火星直升机将在类似于地球海平面以上100,000英尺的高度大气条件下飞行。“由于火星的大气层比地球稀薄得多，直升机的旋翼需要以更快的速度旋转，”专门致力于推进人类探索火星的非营利组织Explore Mars, Inc.的首席执行官克里斯·卡伯里解释道。地球上的直升机旋翼每分钟约旋转300圈（rpm），而NASA的火星直升机将拥有两个反向旋转的旋翼，其转速将达到近3,000 rpm。
由于在低密度大气中升力难以实现，这架直升机非常小巧，重量不到四磅，机身大小与一个垒球相当。因此，它不是一架载人式的全功能直升机，而是一架自主无人机。由于我们距离火星有几分钟的“光速”距离，地球上的飞行员无法实时远程操控直升机。NASA将只发送一个启动信号，直升机将自行执行飞行任务，并将图像和数据传回地球。
“和大多数行星探索一样，火星探索总体上正朝着小型化和自主化方向发展，”空间历史学家兼作家罗德·派尔说道，他目前是NASA喷气推进实验室（JPL）的合同工。该研究中心也称为JPL，负责监督这架直升机任务以及太阳系中的其他机器人探索任务。
“未来我们将看到更多为火星设计的小型无人机，它们将飞到火星车前面，很可能会成群结队，不仅协助绘制地图和规划路线，就像‘火星直升机’一样，还将携带微型科学设备，以便识别火星车或微型火星车可以访问的有希望的目标。它们甚至可能着陆以进行接触科学研究和微量采样。”派尔说。
在我们迎来这些令人兴奋的未来直升机探索任务之前，“火星2020”号火星车（携带直升机）需要成功着陆火星，正如我们之前提到的，这是一项艰巨的任务。派尔说：“对主火星车充满信心，因为它与‘好奇号’是近亲。”NASA的“好奇号”火星车于2012年成功着陆火星。“但‘直升机’是全新且未经检验的技术，”他指出。“在经历了粗糙的进入、下降和着陆后，需要从火星车上部署出来，这是其中一个挑战。火星直升机必须牢固地固定在火星车上，才能完好无损地抵达地面。”
如果火星车和直升机都完好无损地抵达火星，火星车将从其腹板上将直升机部署到地表，然后退到安全距离，为直升机留出空间。太阳能电池将为直升机的锂离子电池充电，加热装置将防止其在夜间冻结。根据NASA的指令，该直升机将进行一项为期30天的任务，进行最多五次小型试飞，从30秒的垂直悬停到跨越几百米的90秒飞行。飞行距离将很短，飞行时间也会很快。至少一开始是这样。这些小型的飞行，如果成功，将开启火星探索的新时代。卡伯里说：“想象一下，让一架火星无人机飞入水手谷，或者飞上奥林匹斯山，或者飞进一个火星洞穴。这开启了一些惊人的可能性。”
