無人探測車之後，NASA 計劃把第一架無人機送上火星

目前，距離地球最近的行星之一火星，因為和地球比較相似，是太陽系中被人造探測器造訪最多的天體之一。從前蘇聯的「火星計劃」到美國最新的「洞察」號，前往火星的探測器形式上只有三個類型：落地後不動的固定式探測器，可以移動的火星漫遊車，以及環繞火星的軌道探測器。

兩年後的 2020 年，NASA 預備往火星上發射的「火星 2020」探測計劃，將包含一個全新類型的火星探測器，一台直升機。

NASA 是在最近的任務新聞發布會上宣布這件事的。

「火星 2020」（暫定名）計劃是 2012 年宣布的火星長期探索計劃的一部分，主要任務載荷是一個火星漫遊車。這台漫遊車設計與 2011 年發射的「好奇」號探測器類似，使用相同的車身結構，動力源同樣採用不需要太陽光的同位素熱能反應堆供電，「好奇」號火星車計劃任務 2 年，因為同位素熱能系統的理論續航長達十數年，「好奇」號的任務在 2012 年被無限期延長。

「火星 2020」中的漫遊車將搭載和「好奇」號不同的科學載荷，研究的課題也不相同。「好奇」號攜帶的 X 射線光譜儀、化學成像相機等科學儀器的目的，是探索火星上水的作用，以及支持生命的可能性；「火星 2020」將主要搭載探地雷達、氧氣實驗室和紫外線光譜儀，主要科學任務將圍繞火星的地質歷史、過去的生活環境，以及未來在火星殖民的技術探索。

在漫遊車之外，最重要的部件就是被命名為「火星直升機偵查員」（MHS）的飛行探測器。

MHS 是一台同軸雙旋翼的電動直升機，旋翼直徑 1.1 米，機艙大小 14 厘米見方，總重量 1 千克，功率 220 瓦，依靠太陽能電池充電。計劃中這台無人機將作為漫遊車的眼睛進行偵察飛行，提供比軌道探測器高 10 倍的地面解析度，指導漫遊車前往更值得探索的區域。

MHS 最大的挑戰來自火星大氣。

雖然形式相似，但 MHS 面臨的是和地球上截然不同的大氣環境。火星大氣主要由 96% 的二氧化碳組成，平均氣壓僅有 600 帕斯卡，約為地球大氣氣壓的千分之 6，不考慮溫度和成分，這環境也遠低於可以支持人類生活阿姆斯特朗極限。

對於 MHS 探測器來說，在火星上起飛比在地球上起飛難得多，火星地表的氣壓相當於地球上幾十公里高空的稀薄空氣，地球上沒有直升飛機可以在這個高度飛行。MHS 的旋翼必須提供更多的動力，轉速比地球飛機快得多，大約為 3000 轉每分鐘，飛行時間也較短，單次飛行大約 2 分鐘。

在未來的任務中，這台飛行探測器每天執行一次飛行任務，最遠不超過 600 米，高度不超過 400 米，飛行時間不超過 3 分鐘。飛行中相機將拍攝周邊地面環境，將信號傳回火星車，通過高增益天線發回地球，讓科學家來決定火星車前進的方向。

有 MHS 的幫助，火星車的效率會更高。「火星 2020」火星車的設計時速不超過每小時 90 米，平均時速約為每小時 30 米，比人類步行還要慢得多，靠火星車移動偵查，會浪費大量的任務時間，飛在天上的 MHS 可以解決這個問題。

目前，MHS 獲得了 2300 萬美元的經費，2017 年初已經完成了樣機的測試。但 NASA 同時表示，MHS 並不是「火星 2020」的主要任務計劃，即使 MHS 在火星的惡劣氣候中任務失敗，也不會影響到整個計劃太多。

另外，火星直升飛機不是終點。NASA 的蘭利研究中心曾計劃一個在火星上飛行的固定翼飛機，原計劃 2013 年發射，但目前暫時擱置。

圖片/MHS 的主任科學家 Matthew Golombek 與 MHS 的全尺寸模型

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