美国的毅力号火星车算是目前火星最先进的人造物体了，这辆耗资27亿美元、是同等重量黄金价格40倍的昂贵机器，不仅携带了大量科学载荷，还捎去一架名叫Ingenuity的火星直升机，这将是首次有直升机在这颗红色星球的上空飞翔。它每天可在5米高度自主飞行90秒，不用操控，还能靠太阳能充电，确实挺先进。

毅力号携带的Ingenuity直升机

但火星表面的空气极其稀薄，气压还不到地球表面的1%，相当于地球上的3万到4万米高空。在如此稀薄的大气中，这架直升机还能飞起来，有什么秘诀呢？现在市面上充斥的四旋翼无人机，拿到那边能飞吗？

秘诀一：火星上的重力比地球小

火星其实没有你想象的那么大，它的半径是3397公里，略大于地球的一半，总质量还不到地球的9分之一，换算下来，火星表面的重力大约是地球表面的8分之3，还不到一半。如果160斤的人马君能上火星，会感觉自己只有60斤，算得上身轻如燕了。

火星其实不大，重力不到地球的一半

这对一架直升机来说是最好的消息，直升机完全靠旋翼旋转产生的升力来飞上天空，重力小了，需要的升力也随之变小，实现目标的难度顿时减小了一大半。

秘诀二：质量轻，仅1.8公斤

ingenuity直升机的旋翼直径是1.2米，比常见的四旋翼无人机要大得多，高约0.8米，顶部还带有太阳能电池板。但机体却很小，是个边长仅14厘米的方形设备舱，里面只有导航和动力装置，彩色相机和锂电池。这块锂电池除了供飞行所需之外，还要留出夜间保温用的电。

直升机顶部带有太阳能电池板

通过采用碳纤维旋翼等减重手段，火星直升机的总质量被控制在1.8公斤，非常轻盈。考虑到前面所说的重力差异，它在火星上需要的升力与地球上一架0.68千克的消费机无人机相当。

秘诀三：采用双旋翼，转速快

为了能升空，火星直升机采用了两副旋转方向相反的旋翼，直径1.2米，转速达到了惊人的每分钟2400转，这比一般的直升机要快得多，后者只有三四百转甚至一两百转。旋翼的转速其实受到音速的限制，桨尖的线速度不能超过0.85马赫，否则阻力会急剧增大。大型直升机旋翼很长，桨尖速度很大，再叠加上前飞的速度就会更大，所以转速都比较低。

重型直升机的旋翼转速每分钟只有一二百转

但火星直升机为了在稀薄空气中获得足够的升力，必须转得更快，而稀薄空气的音速又比较低，为了尽可能降低转速，其采用了共轴双旋翼的设计，两副旋翼尺寸相同，反向旋转，正好可以抵消旋转力矩。即使如此，仍然需要每分钟2400转的高转速，好在1.2米的旋翼直径并不太大，桨尖速度控制在约0.7马赫左右。

Ingenuity直升机采用双旋翼

大疆无人机拿到火星能飞吗？

不少网友表示，中国无人机发展正如火如荼，大疆的四旋翼无人机横扫世界，用到火星上行不行？这里得考虑两个因素，一个是无人机本身的能力，人马君查了一下，著名的大疆御系列无人机，最大飞行海拔高度是5000米，想飞到3万米以上是不可能的，所以拿到火星上必然飞不起来。另外大疆无人机虽然也有一定的自动飞行能力，但在很大程度上基于GPS，能否做到在火星上全自主飞行，估计比较够呛。此外还有太阳能发电和夜间保温问题要解决。

大疆无人机

另一个因素是中国还缺乏火星表面的大气数据等信息，目前世界上只有美国一个国家曾经成功登陆过火星，并且不止一次，积累了相当多的数据，火星直升机在研制过程中肯定会参考这些数据。而中国就只能靠天问一号成功着陆后，才能拿到第一手资料。

天问一号着陆后才会拿到第一手数据

不过，在科技领域，中国最大的短板是缺乏原创思想，其实就怕没有追赶目标。而一旦有了目标，要追上它只是时间和意愿问题。比如在地球上，我们的无人机，无论大的还是小的，军用的还是民用的，比起美国都已经不遑多让。相信以中国的科研实力和制造能力，将来再发射火星探测器，要搞一个火星直升机的话，一定也搞得出来，并且一定比美国货便宜！

出处：头条号 @人马座A