Sinds de gebroeders Wright voor het eerst het luchtruim van Kill Devil Hill betraden, Noord Carolina, 17 december 1903, eerste vluchten zijn belangrijke mijlpalen geweest in het leven van elk voertuig dat is ontworpen voor vliegreizen. Ten slotte, het is één ding om een ​​vliegtuig te ontwerpen en het op papier of op een computer te laten vliegen. Het is iets heel anders om alle stukjes bij elkaar te leggen en ze van de grond te zien komen.

Eind januari 2019, alle onderdelen van het vluchtmodel (het werkelijke voertuig dat naar de Rode Planeet gaat) van NASA's Marshelikopter werden op de proef gesteld.

Met een gewicht van niet meer dan 4 pond (1,8 kilogram), de helikopter is een technologiedemonstratieproject dat momenteel het rigoureuze verificatieproces doorloopt om het voor Mars te certificeren.

Het merendeel van de tests die het vliegmodel doormaakt, had te maken met het demonstreren van hoe het op Mars kan werken, inclusief hoe het presteert bij Mars-achtige temperaturen. Kan de helikopter overleven - en functioneren - bij koude temperaturen, inclusief nachten met temperaturen zo laag als min 130 graden Fahrenheit (min 90 graden Celsius)?

Al deze testen zijn gericht op februari 2021, wanneer de helikopter het oppervlak van de Rode Planeet zal bereiken, stevig genesteld onder de buik van de Mars 2020-rover. Een paar maanden later, het zal worden ingezet en testvluchten (tot 90 seconden lang) zullen beginnen - de eerste vanaf het oppervlak van een andere wereld.

"Maak je klaar voor die eerste vlucht op Mars, we hebben meer dan 75 minuten vliegtijd geregistreerd met een technisch model, wat een goede benadering was van onze helikopter, " zei MiMi Aung, projectmanager voor de Mars Helicopter bij NASA's Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Californië. "Maar deze recente test van het vluchtmodel was het echte werk. Dit is onze helikopter op weg naar Mars. We moesten zien dat het werkte zoals geadverteerd."

Terwijl het vliegen met helikopters heel gewoon is hier op aarde, honderden miljoenen mijlen (kilometers) vliegen in de dunne atmosfeer van Mars is iets heel anders. En het creëren van de juiste omstandigheden om hier op aarde te testen, brengt zijn eigen uitdagingen met zich mee.

"De atmosfeer van Mars is slechts ongeveer één procent van de dichtheid van de aarde, "zei Aung. "Onze testvluchten zouden hier op aarde een vergelijkbare atmosferische dichtheid kunnen hebben - als je je vliegveld 100, 000 voet (30, 480 meter) omhoog. Dus je kunt niet ergens heen gaan en dat vinden. Je moet het halen."

Aung en haar Mars Helicopter-team deden precies dat in JPL's Space Simulator, een 25 voet brede (7,62 meter brede) vacuümkamer. Eerst, het team creëerde een vacuüm dat alle stikstof wegzuigt, zuurstof en andere gassen uit de lucht in de mammoetcilinder. In hun plaats injecteerde het team koolstofdioxide, het belangrijkste ingrediënt van de atmosfeer van Mars.

"Onze helikopter in een extreem dunne atmosfeer krijgen is slechts een deel van de uitdaging, " zei Teddy Tzanetos, testgeleider voor de Mars Helicopter bij JPL. "Om echt vliegen op Mars te simuleren, moeten we tweederde van de zwaartekracht van de aarde wegnemen, omdat de zwaartekracht van Mars zo veel zwakker is."

Het team bereikte dit met een zwaartekracht-lossysteem - een gemotoriseerd koord dat aan de bovenkant van de helikopter was bevestigd om een ​​ononderbroken sleepboot te bieden die gelijk is aan tweederde van de zwaartekracht van de aarde. Hoewel het team zich begrijpelijkerwijs zorgen maakte over hoe de helikopter het zou doen tijdens zijn eerste vlucht, ze waren even bezorgd over hoe het zwaartekracht-offload-systeem zou presteren.

"Het zwaartekracht-lossysteem presteerde perfect, net als onze helikopter, "zei Tzanetos. "We hadden slechts een zweefvliegtuig van 5 centimeter nodig om alle gegevenssets te verkrijgen die nodig waren om te bevestigen dat onze Mars-helikopter autonoom vliegt zoals ontworpen in een dunne Mars-achtige atmosfeer; hoger was niet nodig. Het was een geweldige eerste vlucht."

The Mars Helicopter's first flight was followed up by a second in the vacuum chamber the following day. Logging a grand total of one minute of flight time at an altitude of 2 inches (5 centimeters), more than 1, 500 individual pieces of carbon fiber, flight-grade aluminum, silicium, copper, foil and foam have proven that they can work together as a cohesive unit.

"The next time we fly, we fly on Mars, " said Aung. "Watching our helicopter go through its paces in the chamber, I couldn't help but think about the historic vehicles that have been in there in the past. The chamber hosted missions from the Ranger Moon probes to the Voyagers to Cassini, and every Mars rover ever flown. To see our helicopter in there reminded me we are on our way to making a little chunk of space history as well."

The Mars Helicopter project at JPL in Pasadena, Californië, manages the helicopter development for the Science Mission Directorate at NASA Headquarters in Washington.

The Mars Helicopter will launch as a technology demonstrator with the Mars 2020 rover on a United Launch Alliance Atlas V rocket in July 2020 from Space Launch Complex 41 at Cape Canaveral Air Force Station, Florida. It is expected to reach Mars in February 2021.

The 2020 rover will conduct geological assessments of its landing site on Mars, determine the habitability of the environment, search for signs of ancient Martian life, and assess natural resources and hazards for future human explorers. Scientists will use the instruments aboard the rover to identify and collect samples of rock and soil, encase them in sealed tubes, and leave them on the planet's surface for potential return to Earth on a future Mars mission.