火星飞机何时才能首飞
从科幻走向现实的
火星直升机
在许多科幻片中，都出现过火星直升机的身影。在崎岖不平的水星表面，直升机具有很大的优势。
自2013年7月以来，“好奇号”火星车在火星表面行驶了大约7.3公里，平均每月行驶约400米左右。在一个火星日 (24小时39分35秒)内，它的移动距离只有十多米至几十米。NASA位于加州帕萨迪纳的喷气推进实验室 (JPL)，设想未来的火星漫游车将携带一架小型火星直升机。
这种直升机将每天升空，用于勘察火星车周遭的环境状况，而它的效率，将远远高于传统的火星漫游车。它将与未来的火星车一起被发射，前往火星并着陆。在使用时，它将起飞并勘测火星车周围以及前方地形，从而大大提升火星车路径规划的效率。每天，这种直升机将在火星上飞行2－3分钟，飞出大约半公里远。
此外，借助火星直升机所拍摄的图像，比起在距离火星表面240公里高空的火星轨道航空器上用“高分辨率科学成像相机”所获得的图像，要清晰得多。这款研制中的火星直升机，采用传统的旋翼，其头顶安装有旋翼翼片。重量约为1公斤，翼片展开长度约1.1米。
研制火星直升机并不容易，因为火星的大气要比地球的大气稀薄得多。因此，直升机应该拥有更强劲的升力装置，以克服火星稀薄大气带来的升力不足的限制，同时也必须优化直升机的飞行路线，避开可能出现的火星沙尘暴。根据JPL的计算，直升机旋翼系统的功率，要比地球上强100倍以上，才能提供足够的升力。
同时，在这种小型火星直升机的头顶上要安装太阳能板，用于在白天吸收太阳能来确保运行，并保证直升机系统在夜间不至于因温度过低而损坏。这样的设计为直升机延长任务期提供了条件。
火星直升机的另一个优势是可担任中继通信。目前NASA使用火星轨道航空器作为火星车与地球之间的中继平台。如果火星直升机部署到位，我们可以收集到更多关于火星大气和地质的数据，无人直升机甚至能够飞遍火星。同时，随着智能机器人技术的进步，无人直升机将更加先进，探索火星的效率也会进一步提升。
从科幻到科学概念，从概念再到试验，火星直升机将一步一步走向现实。
国际研制前景
除美国外，欧洲、俄罗斯和日本等都在开展火星航空器的研究工作。中国也有许多学者正在进行火星航空器的研究，若能得到大力支持，中国能否在这一领域领先呢?
2014年，美国迈阿密大学和中国哈尔滨工程大学的几位学者联合提出了“火星全球着陆核动力航空探测器”的方案。它将采用由核裂变反应堆加热火星大气中的二氧化碳的吸气式发动机。飞机的巡航马赫数为0.41。采用机翼上的喷流使升力系数达到3.5。总质量为3336公斤。要求它在火星上垂直起降160次，可以在一个火星年周期内，对火星大气进行探测和对火星土壤进行采样。
欧洲、俄罗斯和日本也在开展火星航空器的研究工作。欧洲航天局也曾委托洛桑理工和苏黎世高工，共同开发火星太阳能无人飞机。2004年它们研制出第一架用炭纤维和轻木材做的样机。样机两翼展宽3米（为将来火箭携带方便起见，两翼将能折叠，折叠时两翼宽仅1米），重量不超过3公斤；牵引螺旋桨安置在机头，两翼和机身上铺满了太阳能感光材料；机翼下挂带两架高清晰度照相机。
这个项目后来并未进入工程研制。目前，日本的宇宙航空研究开发机构正在实施包括着陆器和轨道器在内的无人火星探测器“MELOS”计划。为此，日本东京大学等联合成立了工作组，与NASA合作开发火星无人机。按计划，“MELOS”将在2020年发射。
另外，美国的一些民营航天企业，如在硅谷的行星资源公司，也正在开发能在小行星和火星的卫星上飞行的航空器。
JPL目前已经制造了一个全尺寸的火星直升机模型，并在模拟火星大气环境的大型真空舱内进行了各种测试。测试结果发现，在火星环境下，这种直升机的旋翼转速至少要达到每分钟2400转以上，才可能产生足够的升力，让直升机能够在空中飞行2－3分钟，并飞出半公里远的距离。
然而，这一火星直升机项目究竟将于何时完成研发，以及它是否将成为预定于2020年发射的美国NASA新一代火星车项目的一部分，目前尚不得而知。
为了进一步扩大探测火星表面的范围和满足未来搜寻营救失事航天员的需求，NASA正在研究开发大型载人火星直升机的可行性。NASA阿迈斯中心提出的一个方案是，若有效载荷为275公斤，直升机的总重为2750公斤，其中旋翼的桨叶重880公斤，旋翼的直径为22.9至30.5米之间。
大型载人火星直升机速度的限制和地球的直升机一样，主要是当速度增加时，桨叶上的气流会因达到跨声速而出现激波，从而使阻力大大增加。因此，一般限制桨叶叶尖气流的马赫数不能超过0.5到0.7。由于火星上声速比地球要低，在火星上直升机的最大航速也要低于地球。加之火星大气稀薄，在升力受限时，只能从减轻结构重量着手。因此，关键是要发展适用于机身、桨叶、桨毂、传动系统等的高强度轻质材料。从目前的材料水平来看，还有较大差距。
