你可能认为在火星上驾驶直升机是一个古怪的、极不可能的想法。毕竟正如这本美国联邦航空管理局(Federal Aviation Administration)手册所解释的那样，直升机是通过旋翼叶片使气流偏转来实现升力的，而火星没有足够的空气来做到这一点。事实上，它稀薄的大气层还不到地球大气层体积的1%。
如果你认为这是不可能的，美国宇航局（NASA）会证明你错了。NASA计划在2020年7月发射新的火星探测器前往火星，它将搭载一架微型机器人飞机——火星直升机。这架实验直升机目前处于测试的最后阶段，重量略低于4磅(1.8公斤)，叶片从一端到另一端大约有4英尺(1.2米)长。美国国家宇航局的研究人员希望它能在这颗红色星球上首次实现比空气重的飞行器的飞行。
NASA喷气推进实验室的首席工程师鲍勃·巴拉拉姆(Bob Balaram)通过电子邮件解释说，NASA实际上几十年来一直在研发一种可以在火星上飞行的直升机。但是，解决所有的技术难题是一项艰巨的任务。
巴拉拉姆说:“飞往火星的直升机必须足够坚固，才能在火星之旅中幸存下来(高G负荷、振动等)，以及它在太空和抵达火星时所面临的环境条件(夜间寒冷等)。””此类飞行器的设计还必须解决火星稀薄大气中独特的空气动力学问题，这给飞行器的设计带来了具有挑战性的重量限制。直到最近，随着轻型电子产品(如手机部件)和电池技术(如锂离子电池)的出现，才有可能满足这些严格的质量限制。”
为了在地球上相当于10万英尺(30400米)高度的大气层中实现升力，火星直升机的叶片将以每分钟2300 - 2900转的速度旋转，比地球直升机的速度快10倍。
但是，实现升力只是直升机必须处理的事情之一。据Space.com网站报道，它还必须能够在火星极其寒冷的夜间温度下生存，夜间温度可以降到零下100华氏度(零下73摄氏度)。它还需要能够自我充电，这是通过内置的太阳能电池板实现的。而且由于从地球传送电子指令的时间延迟，它不能由一个在家里拿着操纵杆的人来控制。相反，它将依赖于机载传感器。
“火星2020”计划的目的是证明在火星上飞行是可能的，而不是进行其他研究。如果按计划进行，未来的直升机将会更大更有能力。巴拉拉姆说:“为技术演示所选择的特殊设计(反向旋转同轴转子)是为了使2020年火星探测器的可用空间性能最大化。”“下一代科学直升机将采用多旋翼结构，有效载荷能力在0.5到2公斤(1.1到4.4磅)之间。车辆的尺寸通常在20到30公斤(44到66磅)之间。主要的限制将是将旋翼叶片和整个系统封装成与火星着陆器设计兼容的配置。”
直升机和其他类型的飞机可能对未来的火星探索非常有用，尤其是如果它们与火星表面的机器人漫游者一起部署的话。
“特别是，它们非常适合将相机、传感器和其他仪器带到对地面漫游者来说过于极端或不稳定的地形中——高角度斜坡、悬崖边、非常粗糙的巨石铺满的地形、极软的土壤等，”NASA行星科学部太阳系探测项目主管戴夫·拉弗里在电子邮件中解释说。“飞行器还可以在相对较大的区域内使用传感器，例如获取火星表面100英亩(40公顷)土地的详细扫描，这对于漫游者来说是非常耗时的。”
你可能认为火星轨道卫星图像将使对火星表面的航空勘测变得不必要，但在较低海拔飞行的飞机可以拍摄更高分辨率的图像，并收集卫星仪器无法处理的其他有用数据。卫星技术在需要对特定区域进行详细的近距离观察时受到了限制。通过提供让相机或传感器飞到离地表几十米或几百米的高空的选项，而不是几百公里的高空，大气平台可以提供非常详细的星球选定区域的视图。
直升机可能有助于最终在这个红色星球上的人类殖民者。火星直升机可能执行的额外任务包括运送应急物资，或维修部件。然而，最显著的好处可能是超高质量的多光谱图像，以支持未来火星定居者寻找所需资源。
未来几代的直升机将拥有更先进的能力。一架完全或大部分自动驾驶的直升机，结合基于人工智能的数据分析，支持在人类极少干预的情况下，快速探索和评估火星上的潜在资源。这是至关重要的，因为在火星探索和定居的早期，人类劳动力将供不应求。
机器人直升机还可以作为探测车和探索火星表面的宇航员的高级侦察员。通过查看地形并提供视觉预览，“这些侦察员将通过排除危险或无效路径，避免轨道卫星无法识别的‘死胡同’，从而提高地面行动的效率和安全性。”
