美國的毅力號火星車算是目前火星最先進的人造物體了，這輛耗資27億美元、是同等重量黃金價格40倍的昂貴機器，不僅攜帶了大量科學載荷，還捎去一架名叫Ingenuity的火星直升機，這將是首次有直升機在這顆紅色星球的上空飛翔。它每天可在5米高度自主飛行90秒，不用操控，還能靠太陽能充電，確實挺先進。

毅力號攜帶的Ingenuity直升機

但火星表面的空氣極其稀薄，氣壓還不到地球表面的1%，相當於地球上的3萬到4萬米高空。在如此稀薄的大氣中，這架直升機還能飛起來，有什麼秘訣呢？現在市面上充斥的四旋翼無人機，拿到那邊能飛嗎？

秘訣一：火星上的重力比地球小

火星其實沒有你想象的那麼大，它的半徑是3397公里，略大於地球的一半，總質量還不到地球的9分之一，換算下來，火星表面的重力大約是地球表面的8分之3，還不到一半。如果160斤的人馬君能上火星，會感覺自己只有60斤，算得上身輕如燕了。

火星其實不大，重力不到地球的一半

這對一架直升機來說是最好的訊息，直升機完全靠旋翼旋轉產生的升力來飛上天空，重力小了，需要的升力也隨之變小，實現目標的難度頓時減小了一大半。

秘訣二：質量輕，僅1.8公斤

ingenuity直升機的旋翼直徑是1.2米，比常見的四旋翼無人機要大得多，高約0.8米，頂部還帶有太陽能電池板。但機體卻很小，是個邊長僅14釐米的方形裝置艙，裡面只有導航和動力裝置，彩色相機和鋰電池。這塊鋰電池除了供飛行所需之外，還要留出夜間保溫用的電。

直升機頂部帶有太陽能電池板

透過採用碳纖維旋翼等減重手段，火星直升機的總質量被控制在1.8公斤，非常輕盈。考慮到前面所說的重力差異，它在火星上需要的升力與地球上一架0.68千克的消費機無人機相當。

秘訣三：採用雙旋翼，轉速快

為了能升空，火星直升機採用了兩副旋轉方向相反的旋翼，直徑1.2米，轉速達到了驚人的每分鐘2400轉，這比一般的直升機要快得多，後者只有三四百轉甚至一兩百轉。旋翼的轉速其實受到音速的限制，槳尖的線速度不能超過0.85馬赫，否則阻力會急劇增大。大型直升機旋翼很長，槳尖速度很大，再疊加上前飛的速度就會更大，所以轉速都比較低。

重型直升機的旋翼轉速每分鐘只有一二百轉

但火星直升機為了在稀薄空氣中獲得足夠的升力，必須轉得更快，而稀薄空氣的音速又比較低，為了儘可能降低轉速，其採用了共軸雙旋翼的設計，兩副旋翼尺寸相同，反向旋轉，正好可以抵消旋轉力矩。即使如此，仍然需要每分鐘2400轉的高轉速，好在1.2米的旋翼直徑並不太大，槳尖速度控制在約0.7馬赫左右。

Ingenuity直升機採用雙旋翼

大疆無人機拿到火星能飛嗎？

不少網友表示，我國無人機發展正如火如荼，大疆的四旋翼無人機橫掃世界，用到火星上行不行？這裡得考慮兩個因素，一個是無人機本身的能力，人馬君查了一下，著名的大疆御系列無人機，最大飛行海拔高度是5000米，想飛到3萬米以上是不可能的，所以拿到火星上必然飛不起來。另外大疆無人機雖然也有一定的自動飛行能力，但在很大程度上基於GPS，能否做到在火星上全自主飛行，估計比較夠嗆。此外還有太陽能發電和夜間保溫問題要解決。

大疆無人機

另一個因素是我國還缺乏火星表面的大氣資料等資訊，目前世界上只有美國一個國家曾經成功登陸過火星，並且不止一次，積累了相當多的資料，火星直升機在研製過程中肯定會參考這些資料。而我國就只能靠天問一號成功著陸後，才能拿到第一手資料。

天問一號著陸後才會拿到第一手資料

不過，在科技領域，我國最大的短板是缺乏原創思想，其實就怕沒有追趕目標。而一旦有了目標，要追上它只是時間和意願問題。比如在地球上，我們的無人機，無論大的還是小的，軍用的還是民用的，比起美國都已經不遑多讓。相信以我國的科研實力和製造能力，將來再發射火星探測器，要搞一個火星直升機的話，一定也搞得出來，並且一定比美國貨便宜！