火星漫游者“毅力”号任务全指南:生命搜寻

火星漫游者“毅力”号任务全指南:生命搜寻

首页战争策略三角洲漫游者更新时间:2024-04-30

据悉,美国宇航局将于7月30日向火星发射下一个漫游者“毅力(Perseverance)”号火星车,这无疑是人类探索这颗红色星球的一个激动人心的新阶段。以下我们将详细介绍这次火星探索的急先锋“毅力”号火星车,以及它将为在火星上发现生命迹象带来的新契机。

按照计划,当“毅力”号在2021年2月登陆火星时,假设一切顺利,它将是第五个到达这颗红色星球的漫游者,它的前辈是:旅居者、勇气号、机遇号和好奇号。“毅力”号是NASA迄今为止最先进的探测车,但公平地说,它在很大程度上是仿照“好奇号”建造的。而“好奇号”早在2011年,就开始在火星上漫游了。

NASA的科学家表示,“毅力”号本质上就是“好奇”号漫游者的2.0版。

“毅力”号计划将于美国东部时间7月30日上午7时50分(太平洋时间4时30分),从卡纳维拉尔角空军基地用阿特拉斯五号火箭发射。尽管新冠肺炎大流行,美国国家航空航天局还是设法完成了2020年火星任务。考虑到火星发射时间窗口有限,每26个月出现一次,这是个好消息。

在历时7个月的火星之旅后,“毅力”号火星车将在耶泽洛陨石坑着陆,这里曾是一个湖泊和河流三角洲。然后,这辆耗资27亿美元的火星车将在接下来的两年里,搜索古代微生物生命的迹象,分析火星的地质和气候,研究岩石和沉积物,发射直升机(是的,真的是直升机!),展示未来任务的技术,为未来的取回任务收集和缓存样本,以及其他任务目标。但正如先前的火星车所显示的,这项由美国宇航局喷气推进实验室管理的任务,可能会比计划的持续时间长两年。

毅力和好奇的大小差不多,长10英尺(3米),宽9英尺(2.7米),高7英尺(2.2米),“毅力”号重2260磅(1025公斤),比“好奇”号重278磅(126公斤)。在动力方面,火星车配备了一个多任务放射性同位素热电发生器(MMRTG),它利用钚-238的自然衰变产生热能。

“毅力”号火星车配备了6个轮子,每个轮子都有自己的马达和48个防滑板,可以提供极好的牵引力。前后两对轮子都有自己的转向马达,这使得“毅力”号可以在原地转360度。根据NASA的说法,火星车的腿将“使火星车能够在高达40厘米的岩石上行驶”。

科学家告诉我们,“毅力”号的一个看似很小但却很重要的变化是一个新的车轮设计,它应该可以防止“好奇”号在穿越带有尖利的小岩石的地形时遇到的那种“刺伤”。新车轮的宽度略有减小,车轮的“螺纹”更粗、更坚固。

此外,“毅力”号任务还将包括一个额外的处理器,使漫游者能够自动驾驶得更远、更快,并具备一种能让漫游者在着陆时自行导航到安全着陆点的能力。

最后这一能力很重要,这意味着NASA可以让“毅力”号在危险的岩石外露区着陆。从第一天开始,“毅力”号就将位于令人兴奋的科学目标附近,而不再是必须从无危险的着陆区长途跋涉到达目标。

“毅力”号也会比前人更有效率。

NASA的科学家们表示,从火星表面提取样本并在火星车内部进行分析是需要时间的。“毅力”号有遥感仪器和近距离仪器,可以加快仪器数据的收集速度,提高火星车的速度。“毅力”号将比之前的火星车覆盖更多的地形。

在最高速度下,火星车预计将以每秒1.6英寸(4.2厘米)或每小时500英尺(152米)的速度行驶。根据NASA的说法,按照地球交通工具的标准,“毅力”号漫游者的速度是很慢的。然而,以火星车辆的标准来衡量,“毅力”号具备最杰出的表现。

另外,火星车的悬挂系统,即所谓的摇臂转向架系统,将使“毅力”号能够穿越不平坦的地形。令人难以置信的是,火星车的设计可以承受45度的倾斜而不会摔倒,但NASA并不打算冒险,不会让它超过30度的角度。

这次“火星2020”任务总共包括了23个不同的相机,包括9个工程相机,7个科学相机,以及7个用于任务进入、降落和着陆阶段的相机,还包括了一对麦克风。使这次任务有令人印象深刻的眼睛和耳朵。

Mastcam-Z将拍摄这颗红色星球的全景、立体和放大的图像(好奇号的Mastcam不能变焦,因此新相机添加了“Z”)。这台相机将帮助火星车导航,但它也将被任务科学家使用。例如,识别表面的矿物学。根据NASA的说法,火星车的超级摄像头除了正常成像外,还将用于“识别岩石和土壤的化学成分,包括它们的原子和分子组成”。

利用火星环境动力学分析器(MEDA),漫游者将测量风速和风向、气压、湿度和尘埃颗粒的大小。火星车上搭载的X射线荧光光谱仪(PIXL)将在精细尺度上分析化学元素,而紫外线激光光谱仪(SHERLOC)将提供火星表面的显微图像。RIMFAX是一种穿透地面的雷达,它可以让科学家分析火星车下方的区域,研究它的地质构成。

科学家们兴奋的表示,这是第一次,火星漫游者将有能力观察火星的地下。火星表面被一层灰尘覆盖,现在我们将可以看到下面有什么。

“毅力”号还将部署一架名为“机智”号的直升机,这应该是在另一个星球上第一架受控飞行的飞机。“机智”号是一种概念验证项目,预计只会进行少量的短期飞行测试。然而,如果一切顺利,“机智”号可能为更雄心勃勃的火星航空项目铺平道路。

作为火星氧气ISRU实验(MOXIE)的一部分,“毅力”号还将尝试从大气中的二氧化碳中制造氧气。这项实验的成功对于未来的探险者来说绝对是个好兆头。NASA对此解释道:“这是一个叫做MOXIE的氧气发生器,旨在将占火星大气96%的二氧化碳转化为可呼吸的氧气。这项技术将来可能会发展成更大、更高效的制氧机,使宇航员能够创造自己的空气来呼吸,并提供氧气来燃烧将人类送回地球所需的火箭燃料。”

这次火星2020任务最有趣和最有科学前景的方面之一是:样本缓存系统(SCS)。在这部分任务中,“毅力”号将在耶泽洛陨石坑内采集岩石和土壤样本,将它们放在几个小容器中,并将它们投放到火星表面,以便在未来的任务中取回并带回地球。

科学家告诉我们,返回地球的火星样本将进行广泛的主题研究,并将揭示火星上是否可能存在古代生命,早期火星令人费解的更温暖、更潮湿的气候,以及一颗大致与地球相似的行星的地球化学演化,自35亿年前以来,这颗行星几乎没有发生什么变化。对我们而言,以地面实验室可以肯定的方式回答这些问题,是任务中最令人兴奋的方面。

地球上最早的生命痕迹似乎已经被地质过程和生命本身的传播抹去了,但火星上的情况可能并非如此。因此,科学家对带回可能带有生命痕迹的样本的前景特别感兴趣。这些样本比我们在地球上已知的任何东西都要古老得多,甚至可能更原始,这可能会告诉我们,在环境允许的情况下,生命是如何起源的。

SCS是“毅力”号任务的一个关键目标,这就是为什么漫游者的仪器是用于侦察的。它的工具将帮助科学团队在它们最初形成的环境中找到潜在的样本。

与“好奇”号中内置的“科学实验室”不同,“毅力”号这次装备了一个精密而极其复杂的样本采集和处理系统。在这个系统中,选定的钻芯可以放入合适的容器中,在容器中成像,然后密封,并准备成组留在地面上,供日后漫游车收集、取回。

最后,我们再看看“毅力”号履行职责的完美地点 —— 耶泽洛陨石坑。这个位于火星赤道北部,宽约23英里(48公里)的洼地曾经充满了水,由一个湍急的河流三角洲补给。如果,几十亿年前火星上存在原始生命,它很可能就生活在这样的地方。因此,“毅力”号将寻找大约30亿至40亿年前的有机残留物化石和其他潜在的生物特征。

如上所述,我们将不得不等到2021年2月,以及进入火星大气层期间令人痛心的“恐怖7分钟”,然后才能开始这项任务。一帆风顺,“毅力”号,祝你好运!


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