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美國“毅力”號火星車成功著陸 將探索火星生命跡象

發布日期:2021年02月20日 來源 : 新華網 字體: 【大】【中】【小】

  美國東部時間18日下午(北京時間19日凌晨),美國“毅力”號火星車成功登陸火星,成為美國國家航空航天局(NASA,以下簡稱美國航天局)第5個成功登陸的火星車。“毅力”號將在火星采集樣本并試圖尋找生命存在的證據。


  這是2月18日“毅力”號火星車著陸后拍攝的火星照片。新華社發(美國航天局供圖)


  探索火星任務剛剛開始


  據美國航天局介紹,“毅力”號于美國東部時間18日15時48分許(北京時間19日4時48分許)進入火星大氣層,在7分鐘內完成進入、下降和著陸,于15時55分許在火星赤道以北的耶澤羅隕石坑著陸。


  美國航天局表示,“毅力”號成功完成火星著陸,但其探索火星的任務才剛剛開始。未來數周“毅力”號將進行一系列測試,隨后開始對耶澤羅隕石坑長達兩年的探測任務。


  “毅力”號于去年7月30日從美國佛羅里達州卡納維拉爾角空軍基地升空,在歷經203天飛行后抵達火星。“毅力”號是美國航天局造訪火星表面的第九個探測器,其任務包括尋找火星遠古時期可能存在過的生命跡象,探索火星的地質和氣候特征,為未來人類探索和登陸火星探路等。


  據美國航天局介紹,“毅力”號將是首個從火星采樣以供送回地球的探測器,它從火星上采集的巖石和土壤樣本未來將在其他火星探測任務中被帶回地球。


  首架火星直升機“機智”號隨“毅力”號一同在火星著陸。“機智”號成為首架在其他行星飛行的直升機,任務團隊將通過它驗證在火星大氣層飛行所需要的技術,為研發未來機器人或人類探索火星時攜帶的先進飛行器打下基礎。



  這是2月18日“毅力”號火星車拍攝的火星照片。新華社發(美國航天局供圖)


  將探索火星生命跡象


  美國航天局副局長托馬斯·楚比興表示,“毅力”號是美國航天局迄今為止最宏大的火星車探測任務,主要任務是尋找火星上是否存在過生命跡象。為找到答案,任務團隊為“毅力”號在耶澤羅隕石坑著陸做了最充分準備,這個區域也是有史以來探測器登陸火星最艱難的區域。


  具體來說,“毅力”號計劃實施為期一個火星年(687個地球日)的探測。具體任務包括4個目標。


  目標一:尋找可居住性,發現在火星遠古時期可能支持微生物生存的環境中形成的巖石,或被微生物改變的巖石,確定火星過去確實存在著能夠支持微生物生存的環境。


  目標二:尋找生物特征,在那些適宜居住的環境中尋找可能存在的遠古微生物跡象,特別是在那些能長期保存生命跡象的特殊巖石中。


  目標三:暫存樣本,從大約30個有希望找到生物痕跡的巖石和表土目標上鉆取樣本,并將其存儲在火星表面的具體位置。


  目標四:為載人登陸做準備,測試從火星二氧化碳大氣中產生氧氣的能力?;鹦谴髿夥浅O”?,而且二氧化碳含量高達96%。人類肯定不能直接呼吸火星大氣,但二氧化碳的存在,讓人們看到了制取氧氣的希望。假如能夠用火星大氣制氧,未來的火星基地就可以自己解決呼吸問題,還可以支持更大規模的火星科考與資源開發。


  在火星表面作業中,“毅力”號的主要工作是在石頭上打洞。具體分為以下幾個步驟:


  第一步:找到有價值的巖石??蒲腥藛T特別希望能找到在水中形成或被水改變的巖石。水是生命的關鍵,如果這些巖石含有有機分子,那就更有趣了。


  第二步:采集巖樣。一旦科研人員確定了一個感興趣的巖石目標,“毅力”號就會動用鉆機,鉆出一個核心樣本。鉆機的原理和我們在地球上給空調打孔的水鉆一樣,但考慮到“毅力”號的承載能力和發電功率都很有限,而且也不可能加水冷卻及潤滑,它的鉆取深度只有2英寸(大約5厘米)。


  第三步:密封巖石樣本。巖芯樣品鉆取下來后,就要放進預先清洗過的樣品管里,蓋上蓋子。按照地球上巖石的密度計算,每個樣品重約半盎司(15克)。


  第四步:攜帶樣品。存好樣品后,“毅力”號會把管子插進自身攜帶的一個儲存架上,然后帶著它繼續行進,直到任務小組在火星表面選好一個臨時存儲位置為止。因為這些樣品來之不易,所以任務小組把這些臨時位置稱為“戰略位置”。


  最后一步:保存樣本。將火星樣本放在火星表面的一個位置,等待2022年美國航天局發射另一個探測器到火星。這個探測器具備從火星表面起飛的能力,它會找到“毅力”號存放樣品的地方,把它取走帶回地球。


    這張示意圖顯示美國“毅力”號火星車在火星著陸的過程。新華社發(美國航天局供圖)


  迄今為止最復雜的火星車


  作為美國航天局耗資27億美元的“火星2020”任務的絕對主角——“毅力”號火星車的著陸方式和好奇號火星車在2012年8月著陸火星的方式一樣,包括降落傘、下降飛行器和一種被稱為“天空起重機”的方法:在著陸前的最后幾秒鐘,用一個火箭反推懸浮的天車,把火星車吊掛著放在地面上。


  當然,“毅力”號也不是完全沿用“好奇”號的著陸技術,而是采用了一些新技術。比如“距離觸發”技術,可以把橢圓形預定著陸區的尺寸減小50%以上。其關鍵是選擇合適的時機來釋放下降飛行器的降落傘。早期的任務中,探測器會在火星大氣中摩擦減速,達到預期速度后盡早開傘。“毅力”號則不然,它會根據探測器相對于預定著陸位置的距離開傘。如果探測器有可能錯過目標區,就要提前開傘;如果可能無法抵達目標區,就要錯后開傘。


  地形相對導航技術和我國嫦娥四號探測器所采用的降落導航技術有相似的地方。“毅力”號特別適合地形復雜、有陡坡和大塊巖石、比較危險的地方。它的工作原理很容易解釋:首先是繞著火星飛行的探測器拍攝和繪制了著陸地點的地圖,把可能的風險都標注出來。這張地圖會存儲在“毅力”號的電腦里。開傘后,“毅力”號會打開相機拍攝火星地面情況,把實際看到的地表與存儲的地圖進行對比。如果“毅力”號發現自己正向著危險地表接近(判斷范圍大約是300米邊長的區域),可以改變方向,選擇一個更加安全的區域降落。


  鉆探工作的主角是“毅力”號的機械臂。這條2.1米長的機械手臂可以像人的手臂一樣運動。它有肩膀、肘部和手腕關節,保證了最大限度的靈活性。這只手臂可以讓火星車像人類地質學家一樣工作,用“手”或轉塔握住和使用科學工具?;鹦擒嚨?ldquo;手動工具”可以從巖石中提取巖芯,拍攝顯微圖像,分析火星巖石和土壤的元素組成和礦物組成。這條機械臂有5個自由度,是通過名為“旋轉執行器”的微型馬達實現的,這5個自由度是肩關節、臂關節、肘關節、腕關節和轉塔關節。手臂末端轉塔就像一只手,可以握持相機、礦物和化學分析儀,用來研究火星過去的可居住性,并選擇最具科學價值的樣本進行儲存。


  除“毅力”號本身外,它還攜帶了1架名為“機智”號的小型直升機,能夠對火星車著陸區域附近進行空中偵察。一旦成功,“機智”號將成為人類首架在其他行星上飛行的可控飛行器。“機智”號的命名來自美國亞拉巴馬州高中生瓦尼莎·魯帕尼,最終被美國航天局選中。據悉,只有1.8公斤重的“機智”號,并未配備科學儀器。它由兩個反向旋轉的螺旋槳提供升力,旋轉角速度為2400轉/分鐘,水平移動速度10米/秒,爬升速度3米/秒。“機智”號將在一個月的試驗行動中開展一系列短時飛行任務。美國航天局表示,若獲成功,“機智”號有望為未來利用旋翼飛機對火星開展廣泛的空中探測鋪平道路。

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