Sedan bröderna Wright först tog till himlen på Kill Devil Hill, Norra Carolina, 17 december, 1903, De första flygningarna har varit viktiga milstolpar i livet för alla fordon som är designade för flygresor. Trots allt, det är en sak att designa ett flygplan och få det att flyga på papper – eller dator. Det är något helt annat att sätta ihop alla bitar och se dem komma från marken.

I slutet av januari 2019, alla delar som utgör flygmodellen (det faktiska fordonet som går till den röda planeten) av NASA:s Mars Helikopter sattes på prov.

Väger inte mer än 4 pund (1,8 kg), Helikoptern är ett teknikdemonstrationsprojekt som för närvarande genomgår den rigorösa verifieringsprocessen som certifierar den för Mars.

Majoriteten av testerna som flygmodellen genomgår hade att göra med att demonstrera hur den kan fungera på Mars, inklusive hur den fungerar vid Mars-liknande temperaturer. Kan helikoptern överleva – och fungera – i kalla temperaturer, inklusive nätter med temperaturer så låga som minus 130 grader Fahrenheit (minus 90 grader Celsius)?

Alla dessa tester är inriktade på februari 2021, när helikoptern kommer att nå ytan av den röda planeten, stadigt inbäddad under magen på Mars 2020-rovern. Några månader senare, den kommer att sättas in och testflygningar (upp till 90 sekunder långa) kommer att börja – de första från ytan av en annan värld.

"Att förbereda sig för den första flygningen på Mars, vi har loggat över 75 minuters flygtid med en ingenjörsmodell, vilket var en nära approximation av vår helikopter, " sa MiMi Aung, projektledare för Mars Helikopter vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Kalifornien. "Men det här senaste testet av flygmodellen var den verkliga affären. Det här är vår helikopter på väg till Mars. Vi behövde se att den fungerade som annonserat."

Medan flygande helikoptrar är vanligt här på jorden, att flyga hundratals miljoner miles (kilometer) bort i den tunna Marsatmosfären är något helt annat. Och att skapa de rätta förutsättningarna för att testa här på jorden innebär sin egen uppsättning utmaningar.

"Mars atmosfär är bara ungefär en procent av densiteten av jordens, " sa Aung. "Våra testflygningar kan ha liknande atmosfärisk densitet här på jorden - om du sätter ditt flygfält 100, 000 fot (30, 480 meter) upp. Så du kan inte gå någonstans och hitta det. Du måste klara det."

Aung och hennes Mars Helicopter-team gjorde just det i JPL:s Space Simulator, en 25 fot bred (7,62 meter bred) vakuumkammare. Först, laget skapade ett vakuum som suger ut allt kväve, syre och andra gaser från luften inuti mammutcylindern. I deras ställe injicerade teamet koldioxid, huvudingrediensen i Mars atmosfär.

"Att få in vår helikopter i en extremt tunn atmosfär är bara en del av utmaningen, sa Teddy Tzanetos, testledare för Mars Helikopter vid JPL. "För att verkligen simulera att flyga på Mars måste vi ta bort två tredjedelar av jordens gravitation, eftersom Mars gravitation är så mycket svagare."

Teamet åstadkom detta med ett tyngdkraftsavlastningssystem - ett motoriserat snöre fäst vid toppen av helikoptern för att ge en oavbruten bogserbåt motsvarande två tredjedelar av jordens tyngdkraft. Medan teamet förståeligt nog var bekymrat över hur helikoptern skulle klara sig på sin första flygning, de var lika bekymrade över hur gravitationssystemet skulle fungera.

"Gravitationssystemet fungerade perfekt, precis som vår helikopter, ", sa Tzanetos. "Vi behövde bara en 2-tums (5-centimeter) hovring för att få alla datauppsättningar som behövs för att bekräfta att vår Mars-helikopter flyger autonomt som designad i en tunn Mars-liknande atmosfär; det behövdes inte gå högre. Det var en jäkla första flygning."

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, kisel, 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, Kalifornien, 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.