NASA的火星直升机怎么登陆火星？

来源：牧夫天文

2020年10月将迎来火星冲日，这时火星和地球的距离最短，能够以最少的推进剂发射火星探测器。火星冲日现象约每两年一次，错过这次机会要发射火星探测器就要再等两年，导致今年成为各国发射火星探测器的重要时机。中国、美国和欧空局都预计于今年7－8月发射火星探测器，由于疫情影响和进度安排等因素，欧空局已经将今年的火星探测计划推迟到2022年，但是中国和美国的探测计划仍将继续。 

火星直升机简介 

NASA的Ingenuity火星直升机将与毅力号火星探测器一起穿越5.05亿公里的行星际空间，到达火星。对于在另一个星球上进行首次实验飞行测试的团队而言，设计旅程的最后13厘米一直是所有挑战中最艰巨的任务。为了安全地规划这13厘米（从火星探测器到火星表面的距离），工程师提出了巧妙的火星直升机部署系统。

JPL的火星直升机项目经理MiMi Aung介绍到：“Ingenuity火星直升机与任何其他直升飞机都不同，它将完成以往从未尝试过的火星动力控制飞行任务。在此之前，必须找出如何将火星直升机从毅力号火星探测器部署到火星表面的方法。”

火星探测直升机整机重量为2千克，其方形机身（容纳计算机，照相机，电池等）大约相当于垒球的尺寸（20×16×14厘米）。在机身的外面还有很多其他重要的东西――包括天线、太阳能电池板、着陆脚和两个跨度为1.2米的旋翼。机身外的机构对存放和部署直升机都构成了挑战。

JPL 2020年火星任务的直升机接口负责人Chris Salvo说：“在毅力号火星探测器任务中增加火星直升机一直是备受争论的。具有独创性的火星直升机是大型、易碎且独特的硬件组合，与NASA曾经在行星飞行任务中使用的任何东西都不相同。”

任务工程师考虑了将毅力号火星探测器底盘上每个可用的储存位置（包括机械臂）用来放置火星直升机。最终工程师将火星直升机安放在火星探测器的腹部位置，这使得探测器着陆火星后火星直升机与地面的距离约６７厘米。虽然这似乎有很大的空间，但部署系统使该距离减少了约６厘米，火星直升机的高度约为49厘米。这就使得直升机到达火星表面的距离仅剩约13厘米。

Salvo介绍到：“没有太多的控制空间，但是我们发现，如果水平安装直升机，就可以完成火星直升机的放置。”

直升机怎么完成工作 

火星直升机将于2021年2月18日（毅力号火星探测器降落火星大约两个月后）部署。在火星表面的早期工作中，火星探测器和火星直升机都会参与寻找合适的探测空域（约10×10米）。这个空域应该相对平坦、没有障碍且能够通过毅力号看到火星直升机。

在任务的第60个火星日（或称太阳日），毅力号将去掉火星直升机部署系统的石墨复合材料制成的防碎片护罩，以使直升机安全着陆。然后火星探测器将驶入所选空域的中心。大约六天后，在直升机和火星探测器团队觉得一切顺利之后，他们将命令火星直升机部署系统执行其任务。

部署过程从释放锁定机构开始，该锁定机构能够将直升机固定在原位。然后，切断电缆的烟火装置启动，固定直升机的弹簧臂开始将Ingenuity旋转出其水平位置。一台小型电动机将拉动臂杆直至其闩锁，使直升机机身完全垂直，并部署两个弹簧加载的着陆脚。然后，另一个烟火装置将释放了另一只腿。

洛克希德·马丁公司的部署系统经理David Buecher说：“部署系统必须一直保持火星探测器和火星直升机之间的电气和数据电缆连接，直到它准备好降落为止。”

如果一切顺利，任务控制者将命令释放系统完成最后13厘米的任务。一旦确认下降良好，将下令毅力号离开，以便直升机可以开始使用太阳能电池板为其电池充电。火星直升机的飞行测试程序将在30个太阳时之后开始。

火星直升机任务是一项对新技术的实验性飞行测试。未来的火星飞行任务中可能会开发第二代火星直升机，以增加对火星的空中探索范围。它们可以充当人类侦察员，携带少量有效载荷或调查悬崖、山洞、深坑和其他未访问或难以到达的目的地。在此之前，实验的火星直升机必须证明火星飞行的可行性。

在实验的火星直升机能够执行任何上述操作之前，必须保证它能安全着陆在火星表面上。

Aung说道：“火星直升机需要毅力号探测器。火星直升机部署系统是一个精巧的小发明，这也只是火星直升机任务的一个部分。它们必须与直升机一起，并结合一个电子基站以及天线，将直升机信号传递到火星探测器。我们的团队必须紧密合作，以使这个复杂的系统正常工作。当直升机飞翔的时候，我们将分享这些成就。”

2020火星任务简介

JPL是帕萨迪纳市加州理工学院的一个机构，为NASA制造和管理火星直升机。洛克希德·马丁公司提供火星直升机的部署系统。位于肯尼迪航天中心的NASA发射服务计划部门负责发射管理。

毅力号火星探测器是一位重约1025公斤的机器人科学家。探测器的天体生物学任务将寻找火星上微生物生活的迹象。此外将探索火星的气候和地质特征并收集样本在将来带回地球，为人类探索火星铺平道路。毅力号火星探测器将于7月20日至8月20日的其中一天发射，并将于2021年2月18日在火星的Jezero陨石坑着陆。

2020年毅力号火星探测任务是一项较大计划的一部分，该计划包括月球飞行任务，为载人火星探测做准备。到2024年，ＮＡＳＡ将会把宇航员送回月球，到2028年，NASA将通过NASA的阿尔忒弥斯月球探测计划将在月球及其周围保持人类的长期存在。