火星飞机何时才能首飞

我国的火星探测任务已正式立项，将在2020年前后发射火星探测器。上周，我国首次公布了火星探测器和火星车的外观设计构型。 内容来自dedecms

火星这颗红色的星球对于人类来说，现在是越来越“近”了。随着国际上对火星探测步伐的加快，加上科幻大片的烘托，感觉送人去火星似乎也就是近在咫尺的事了。那么，有没有想过火星飞机何时起飞，谁又将成为它的研制者呢? copyright dedecms

人类目前对于火星的探测，采用的只有轨道器和着陆器。前者是对火星全球的观测，空间分辨率和时间分辨率都不高，后者只能观测局部地区，无法提供地形的详情，因此需要发展能够综合两者优点、摈弃两者缺点的火星航空器———火星飞机或直升机。

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火星飞机面临哪些难题 copyright dedecms

人类在实现有动力飞行之后就一直在设想，能否在火星上使用航空器，为火星探测和科学研究提供帮助? 答案是肯定的，但这一想法要成为现实，却面临重重困难。

早在上世纪50年代，航天先驱沃纳·冯·布劳恩就勾勒出一幅有着又长又大机翼的飞机降落在火星的场景。70年代，美国宇航局 (NASA) 研制成功了高空无人驾驶飞机。由于它使用的肼发动机能够在火星以二氧化碳为主的空气中工作，为火星飞机的研发提供了一个可行的思路。但这一切构想后来被证明是过于乐观了。

为什么研发火星航空器会如此困难? 原因有三：

1、火星的大气层不同于地球的大气层，要薄得多，只有地球大气层的1%；火星上的重力也不到地球重力的40%，而火星的大气密度很低，只有地球海平面大气密度的1.6%，这意味着火星飞机的飞行雷诺数 (Re)，要比地球上飞机的飞行雷诺数小两个量级。

正因为火星空气稀薄，使得火星飞机无法轻易获得地球飞行所需要的足够的气动升力。当火星飞机刚刚进入火星大气层的时候，它会像一块石头一样下落数公里，然后才能获得足够的升力，开始平稳的飞行。此时，它仍然缺乏良好的机动性，例如在转弯时，转弯的半径甚至可达好几公里。

2、在火星飞机进入火星大气层时，还必须解决它的防热问题。为此，要将火星飞机的机翼缩起来，装进一个外面有防热层的壳体内，然后下降到一定高度后，再将机翼从壳体内释放出来。因此，对飞机的结构、材料和控制，都提出了较高的要求。为了使飞机能有最大的航程，对其推进系统也有严格的要求。

3、如果从地球上对火星飞机进行遥控，通信时存在信号传输延迟的问题。根据计算，在相距最远时，从地球发射的信号要23分钟才能到达火星。为此，火星飞机要有很强的自主判断和执行能力，不能完全依赖地面控制，必须使用预设程序的自动驾驶仪。

研制火星无人机之路

火星无人机的研发，经历 了一波三折，至今尚未成为现实。

1999年初，NASA计划派遣一个小型遥控飞机去火星，并计划于2003年 12月17日到达火星，以纪念莱特兄弟发明飞机100周年。可惜在不久之后，NASA因接连损失两艘火星探测器，研发火星飞机的计划也因此被迫中断。

在这之后，NASA兰利中心提出了“区域性环境航空测量 (ARES)”的火星飞机计划。火星无人机将装在一个由外表隔热罩保护的壳体内进入火星大气层，然后壳体利用降落伞逐渐接近地面。当到达距火星表面1.5公里左右时被释放，再启动液体火箭发动机 （推进剂为一甲基肼和三氧化二氮），以每小时320公里的速度进行采样和测量。ARES到达火星后，将在覆盖以前从未探索过的1500千米的区域内飞行，以测量火星大气，寻找水的迹象，收集化学传感数据，研究地壳磁场，并向地球发回遥感图像。

NASA兰利中心为了实现这个方案，进行了详细的设计优化和风洞试验。2002年9月19日，他们成功进行了一次名叫“火星鹰”的缩比50%模型飞机在地球高空的飞行试验。在一个半小时的飞行中，充分展示了其良好的飞行性能。由于火星上的引力比地球引力小得多，这样，飞机在火星上空保持平飞的难度将会大大降低。最后几秒钟，飞机由地面人员使用无线电控制操纵台控制，在跑道上成功软着陆。

ARES原计划加入NASA火星探索项目于2011年发射，不过NASA最终并未将其列入。目前，NASA兰利中心仍为争取下一次飞行机会作准备。

2015年7月6日，NASA发布了可以在火星飞行的第一架飞机的消息。这架无人机可以在火星上巡逻，以寻找未来载人项目的着陆点。这个名为“着陆火星空气动力学设计初步研究”的飞机是一个飞翼式飞机，它由NASA阿迈斯中心设计。

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