“好奇號”火星車好奇什么

sijiruchun

體積相當(dāng)于一輛SUV，滿載最先進(jìn)的儀器

與2004年登陸火星的勇氣號和機(jī)遇號相比，剛升空的好奇號要比它們大得多。當(dāng)它于2012年8月抵達(dá)火星后，將以前所未有的精度尋找火星上可能存在過的水的痕跡，以及其他生命存在的基礎(chǔ)。

2011年11月26日，美國宇航局的“火星科學(xué)實驗室”在美國佛羅里達(dá)州卡納維拉爾角空軍基地發(fā)射升空，開始了它前往火星的八個半月的太空飛行。
8 e3 o0 o- Y6 R  b3 }6 g“火星科學(xué)實驗室”的外形是一輛火星車，它也被叫做“好奇號火星車”（Curiosity Rover）。與2004年登陸火星的勇氣號和機(jī)遇號兩輛火星車相比，好奇號要比它們大得多。它的大小幾乎相當(dāng)于一輛SUV，質(zhì)量是前兩部火星車的五倍。
2 Q4 ]2 u6 Y+ n" k9 C“我們將世界上最先進(jìn)的科學(xué)實驗室送往了火星，這讓我們非常興奮。”美國宇航局局長查爾斯·博爾登（Charles Bolden）表示，“火星科學(xué)實驗室將告訴我們一些我們想要知道的關(guān)鍵信息，在它促進(jìn)科學(xué)發(fā)展的同時，我們也會發(fā)展載人登陸那顆紅色星球的能力，以及前往其他我們從未去過的目的地的能力。”

自二十世紀(jì)初期開始，人們憑著望遠(yuǎn)鏡中看到的火星影像和頭腦中的想象，認(rèn)為火星上可能存在生命，乃至火星人。然而，當(dāng)最早的著陸探測器海盜1號和2號在1976年觸及火星表面的時候，人們大失所望。
“來自海盜2號（的照片）顯示了一個寒冷、貧瘠、干燥、顯然死掉了的行星?！泵绹詈骄只鹦翘綔y項目科學(xué)總監(jiān)邁克爾·梅耶（Michael Meyer）說，“就像你能想象到的那樣，人們對火星探測的熱情隨之一落千丈?！?font class="jammer">7 Y" `% j& Z* o' v: K+ V7 a
然而，也是在同一時期，科學(xué)家在地球海洋底部的深海熱泉里發(fā)現(xiàn)了極端微生物的存在?！坝纱碎_始，科學(xué)家開始了一系列在極端環(huán)境中尋找生命的研究。從這些研究中我們了解到，生命可以適應(yīng)各種環(huán)境，看起來唯一必需的要素就只有液態(tài)水?！泵芬f。
1996年，美國宇航局發(fā)射了火星全球勘探者號探測器。這開啟了新的探索火星的時期，一系列的軌道器和著陸器被送往火星。探測的結(jié)果讓科學(xué)家了解到，火星并不是海盜號眼里那個“死掉了的行星”，它其實蘊(yùn)藏著活力。
: X( O3 y8 N& K- n自那時起，美國宇航局火星探測任務(wù)的科學(xué)目標(biāo)就圍繞考察火星是否曾經(jīng)支持生命存在而進(jìn)行，此次的好奇號火星車亦進(jìn)一步推進(jìn)美國宇航局“跟著水走”的戰(zhàn)略。當(dāng)它在2012年8月抵達(dá)火星后，將用一個火星年（687個地球日）的時間以前所未有的精度尋找火星上可能存在過的水的痕跡，以及其他生命存在的基礎(chǔ)。
0 g! o) l' `; d2004年登陸火星的勇氣號和機(jī)遇號火星車已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，火星在過去曾經(jīng)是溫暖和濕潤的，甚至可能存在過海洋。但是后來它的環(huán)境發(fā)生了巨大的轉(zhuǎn)變。
盡管過去十年里探測器已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了粘土、硫酸鹽、水道等令人期待的火星環(huán)境特征，但博爾登稱：“我認(rèn)為好奇號火星車是自海盜號以來第一部追尋火星生命問題的探測器?！?font class="jammer">& H) g* i3 \8 l7 F) h( V% {( j
全新的著陸方式
* d+ @$ I9 B+ E7 R4 U% Y, {% E好奇號的降落點位于火星的赤道地區(qū)，它在明年落地時正值火星南半球的深冬季節(jié)。降落點位于一個叫做蓋爾的隕石坑（Gale Crater）。與勇氣號和機(jī)遇號用氣囊包裹著落地不同，好奇號采用了一種更新穎的著陸方式，就好像是用起重機(jī)吊著著陸一樣。通過這種方式，項目人員希望能夠把探測器的著陸點控制到一個更小的區(qū)域內(nèi)。
) q7 ~+ q7 Z, g6 T, L當(dāng)探測器經(jīng)過長途跋涉，到達(dá)火星上空131千米的時候，它就進(jìn)入了所謂“進(jìn)入、下降和著陸”（EDL）階段。這個階段大約持續(xù)7分鐘，但實際的情況取決于屆時火星上的風(fēng)速等大氣條件。
“任何進(jìn)入、下降和著陸火星的過程都是一個讓你忍不住咬指甲的階段。那不是一個沒有風(fēng)險的環(huán)境。”火星科學(xué)實驗室項目經(jīng)理皮特·泰辛格（Peter Theisinger）在發(fā)射前的發(fā)布會上說。
; D" W9 R6 G2 K* j4 o8 |好奇號火星車是被防護(hù)罩包裹著進(jìn)入火星大氣層的，外觀就像一個陀螺。在進(jìn)入大氣層之前九分鐘，“陀螺”背殼上的推進(jìn)器會將整個探測器的姿態(tài)調(diào)整成隔熱罩面對大氣層。這項調(diào)整完成之后，探測器會從背殼上釋放出兩個鎢制的配重，每個配重有75千克，以這種方式來改變整個探測器的重心位置。這是為了讓探測器做好與火星大氣沖擊的準(zhǔn)備。
3 \0 P4 u: ?( e5 f" c  X在探測器進(jìn)入到火星大氣層頂部之后，背殼上的推進(jìn)器會再進(jìn)行一系列的噴射，以調(diào)整探測器的飛行角度和方向。這會讓探測器呈“S”形路徑飛行，這種飛行方式一方面會減少探測器下降過程的水平距離，同時也能夠修正由風(fēng)造成的偏移。這個過程被稱為“制導(dǎo)進(jìn)入”，它由探測器根據(jù)實時探測到的信息自動完成。
“與之前的火星任務(wù)相比，制導(dǎo)進(jìn)入技術(shù)讓探測器對不可預(yù)測的大氣條件產(chǎn)生更為靈敏的應(yīng)對?！泵绹詈骄衷谝环萁榻B材料中寫道。
探測器在著陸前的減速過程中，90%的貢獻(xiàn)都來自火星大氣的摩擦力。隔熱罩承受到的最高溫度會出現(xiàn)在進(jìn)入大氣層后80秒，大約有2100攝氏度。
- U4 t2 e& x( e然后探測器還有一次調(diào)整重心的動作，這次是在降落傘打開前，它丟掉六個配重，將重心調(diào)整回到對稱軸上。
& {& K& u$ c+ v/ c: @3 Z$ F5 G當(dāng)探測器到達(dá)距離火星表面11千米的高度時，降落傘打開。24秒之后，隔熱罩脫離。此時，好奇號仍然蜷縮在背殼之中，位于8千米的高度。與此同時，好奇號所攜帶“火星下降攝影機(jī)”蘇醒過來，開始工作。它將下降過程拍攝成視頻傳回地球，一方面供互聯(lián)網(wǎng)上的“粉絲”們觀看，另一方面，這段視頻也以更高的分辨率拍攝了著陸點的環(huán)境，讓科學(xué)家能夠依據(jù)它來制定出好奇號最初的活動路線。
2 D! ]1 ?8 K8 d# @7 C% m再過幾十秒，探測器下降到1.4千米的高度時，背殼也會分離，此時探測器以每秒80米的速度下降。探測器上安裝的八臺制動火箭開始噴射，為探測器進(jìn)一步減速，直至下降速度降低到每秒0.75米。
3 h. ?" ]; Y, ^, G+ B5 i好奇號所攜帶的科學(xué)儀器是在2004年確定的，當(dāng)時美國宇航局從征集來的方案中遴選出了八個裝置，外加一臺來自西班牙和一臺來自俄羅斯的裝置，一共10臺?！爱?dāng)宇航局確定了任務(wù)的目標(biāo)和相應(yīng)的科學(xué)儀器時，我們就看出我們得制造一部很大的火星車。很明顯的一點就是，你沒法用氣囊讓這樣大的火星車成功著陸?！碧┬粮裾f。
8 b+ ?9 Z4 f) D- @“如果你想一下的話，”他繼續(xù)說，“只有兩種推進(jìn)型方式將火星車著陸：要么把火星車放到推進(jìn)系統(tǒng)上面，要么把火星車放到推進(jìn)系統(tǒng)下面?！比绻x擇前者的話，那么落地之后如何讓火星車開下來將會是個令人頭疼的問題。
6 [- N+ s' S, Y5 i; d, N于是，“空中起重機(jī)”（sky crane）的概念誕生了?！捌鹬貦C(jī)”在距離地面20米時釋放出尼龍繩，吊著好奇號下降，同時八臺制動火箭中的四臺熄火。這時好奇號已經(jīng)不再蜷縮在背殼之內(nèi)了，場面有點像直升機(jī)吊裝貨物，但直升機(jī)被換作了四腳噴火的飛行器。
0 z4 y3 i! I6 S5 l9 i1 I  Q, Y& C  T在接觸地面之前，好奇號的輪子伸展開來，一旦它們觸及地面，尼龍繩便會斷開連接，“起重機(jī)”飛到150米乃至300米開外，完成任務(wù)。
然后，電腦從“進(jìn)入、下降和著陸狀態(tài)”轉(zhuǎn)換為“地表狀態(tài)”，好奇號開始它在火星表面的探索工作。

尖端儀器
3 I! B; W; |" w好奇號帶上火星的設(shè)備是迄今為止送往火星的最為專業(yè)和先進(jìn)的儀器。它“頭”上的兩個眼睛是兩部相機(jī)，其中一部能夠跨越七個足球場的距離分辨出對面放的是籃球還是足球。另外一部在好奇號抵達(dá)一個新地點的時候，能夠用25分鐘拍攝150張照片，然后合成一幅全景照。
這兩部相機(jī)能夠拍攝出彩色照片，但是其原理與以往送往火星的CCD相機(jī)有所不同。以往的相機(jī)是用不同的濾光鏡拍攝一系列照片，然后地球上的科研人員將這些不同顏色的照片合成為彩色照。而好奇號的CCD能夠在一次曝光中直接獲得紅綠藍(lán)三種顏色，它所得到的照片會更加接近人眼的視覺。
* X; |/ E+ p/ k; c" v4 B8 G) f好奇號還攜帶了一個被叫做“化學(xué)相機(jī)”的儀器，它能夠發(fā)射出激光，擊中7米之外的巖石或土壤。被激光擊中的物質(zhì)會產(chǎn)生出等離子體，而“相機(jī)”通過觀測等離子體的光譜，來測定目標(biāo)物的成分。設(shè)備中的分光儀能夠測定6144個不同波長的光，而不同的物質(zhì)被離子化后所發(fā)出的光具有特定的波長。這部化學(xué)相機(jī)的射程足以幫助科學(xué)家尋找下一個近距離采樣和分析的目標(biāo)。
“假如巖石表面附著了塵土或者有了風(fēng)化外皮，那么（好奇號）可以發(fā)射數(shù)百次重復(fù)的激光脈沖來把表層打掉，以測量到內(nèi)部成分，并可就內(nèi)部和表層的成分進(jìn)行對比。”美國宇航局的材料介紹說。
另外一部“阿爾法粒子X射線分光儀”則能夠在10分鐘的快速檢測中，探測到巖石中含量低至1.5%的成分。如果給它三個小時時間，它就能夠探測到含量在萬分之一量級的物質(zhì)。它尤其對于硫、氯、溴等與鹽的生成密切相關(guān)的物質(zhì)敏感，從它們中可能會看出是否曾經(jīng)與水發(fā)生過作用。
- U+ F1 ?" _- V0 n2 c好奇號有兩部直接分析巖石和土壤樣本的儀器，分別是“化學(xué)和礦物學(xué)分析儀”和“火星樣本分析設(shè)備”。
1 I% d' @. z' y; m) S8 R% E8 M- G好奇號的機(jī)械臂上有鉆頭和小勺子，對于巖石，它會用鉆頭獲取樣本；對于土壤，用小勺子就可以了。取得樣本后，機(jī)械臂上的篩子能夠把直徑大于150微米的顆粒剔除掉。完成這一步后，機(jī)械臂把樣本倒入“化學(xué)和礦物學(xué)分析儀”的入口漏斗，然后通過震動讓這些樣本進(jìn)入到儀器里。
" L2 d/ w( i% |, Q" v: w在“化學(xué)和礦物學(xué)分析儀”的內(nèi)部，有32個像襯衫紐扣一樣大的小盒子，它們是用來盛放樣本的。它們安裝在一個轉(zhuǎn)輪上，這樣就可以通過轉(zhuǎn)動輪子來讓任何一個小盒子位于X光的照射之下。從地球出發(fā)時，小盒子中已經(jīng)有5個裝上了地球的樣本，這是用來做校準(zhǔn)的。
2 S& `& B3 ]9 v- J. z7 ]( I檢測使用了X光衍射的方法，這也是第一次在火星任務(wù)中使用這種方法。負(fù)責(zé)該儀器的首席科學(xué)家自1989年以來就在研制X光衍射設(shè)備，他的很多技術(shù)已經(jīng)商用，尤其是在發(fā)展中國家進(jìn)行假藥篩查。
. D  F1 I8 n/ y- `9 ?4 \1 ~& \“火星樣本分析設(shè)備”是整個火星車上最大設(shè)備，有一個微波爐那么大。如果是在地球上的實驗室里，它所集成的那些儀器能會占很大的空間。它包括了一臺質(zhì)譜儀、一臺激光分光儀和一臺氣相色譜儀。
根據(jù)美國宇航局相關(guān)材料介紹，與當(dāng)年登陸火星的海盜號相比，好奇號的“火星樣本分析設(shè)備”在三個方面具有優(yōu)勢。首先，好奇號具有更好的機(jī)會。它的選址綜合了近年來的發(fā)現(xiàn)，選擇的是希望最大的區(qū)域。它也有更好的機(jī)動性，還可以鉆取巖石樣本。其次，“火星樣本分析設(shè)備”的靈敏度大為提高，能夠探測到含量低至十億分之一的有機(jī)物質(zhì)。第三，它使用的衍生技術(shù)讓儀器的識別范圍更廣。
" S# ^, l4 C4 N6 Y3 q3 \在尋找水的努力上，好奇號還有一件利器，叫做“動態(tài)中子返照率設(shè)備”。這種設(shè)備實際上早先在地球上是用于石油勘探的，它發(fā)射出中子，然后通過觀察中子與氫原子核相互作用后發(fā)生的能量變化來確定氫的存在。后來科研人員將它重新設(shè)計后用于月球和火星探測。在2002年，火星奧德賽號探測器曾經(jīng)用這種設(shè)備發(fā)現(xiàn)了火星高緯度地下的水冰。
好奇號全副武裝，做好了一切尋找火星水和有機(jī)分子的準(zhǔn)備。但科學(xué)家們并不確定他們真的能找到任何東西?！氨M管火星上可能存在過生命這一點能夠激起興趣，如果發(fā)現(xiàn)火星上的條件不適合生命存在也是有價值的，這會有助于研究火星和早期地球之間的不同點和相似點。”美國宇航局強(qiáng)調(diào)。
大蝦們再看看米國鬼佬的東東，不得不服！

風(fēng)追云

美利堅，人類的希望。

薪薪相印

哇

c529700414

CHINA還要很多年

bob_fang

真的是太牛了，不得不佩服呀

jerryzhao2002

像外星人的科技??！