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美国毅力号探测器成功着陆火星,携带10932295个人类名字,寻找生命痕迹

来源:红星新闻

耗资达27亿美元,有史以来最贵火星车;

·携带行星直升机,尝试为人类带来新的探测方式;

·据侨报,华裔工程师陈艾伦(Allen “Ai” Chen,音译),担任毅力号下降和着陆阶段负责人;

·携带10932295个人类名字,寻找火星生命迹象;

·开展制氧实验,扫描有机物和化学物质,钻取样本。

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2021年2月19日凌晨4时55分,在阿联酋希望号、我国天问一号火星探测器两兄弟进入火星轨道一周后,NASA美国宇航局耗资27亿美元的毅力号火星车成功着陆在红色星球Mars苍茫的JEZERO陨石坑附近。

毅力号是2020年7月30日从美国卡纳维拉尔角发射升空,到今天到达火星预计位置,整个旅程花了七个月的时间,覆盖了2.93亿英里。

这是美国向火星发射的第22架航天器,是有史以来运往火星的最大着陆器,重达1025kg(之前的好奇号889kg)。它大约长10英尺(3m),宽9英尺(2.2m),高7英尺(2.1m)。它配备了一个多关节机器人手臂,当完全伸展时可以伸展7英尺(2.1m),该机器人手臂的远端装有一个旋转的转塔,上面装有照相机,凿岩机和化学分析仪。车体安装在以“摇臂转向架”设计布置的六个轮子上,均匀分布重量并使其易于在低洼的岩石上滚动。放射性同位素热电发生器MMRTG提供,该发生器产生110瓦特的功率来运行毅力号并为两个锂离子电池充电,以满足科学运营期间的能源要求。MMRTG产生的过多热量还用于在火星极端温度下的敏感电子设备保温。

毅力号任务设计两年,行驶距离10英里(16公里)。(实际会很长...只要有能源)

人类此前成功实施的8项火星着陆任务均由美国完成。它们是1976年着陆的海盗1号和海盗2号着陆器、1997年7月着陆的“火星探路者”着陆器及其所载旅居者号漫游车、2004年初先后着陆的机遇号和勇气号漫游车、2008年5月着陆的凤凰号着陆器、2012年8月着陆的好奇号漫游车以及2018年11月着陆的洞察号着陆器。毅力号已是NASA送到火星上的第5辆漫游车。(前苏联那个忽略不计)

包括不久前刚进入环火轨道的阿联酋希望号和中国天问一号,目前在火星轨道上共有8个探测器在工作。另6个分别是美·NASA的“火星奥德赛”、“火星侦察轨道器”(MRO)和“火星大气与挥发物演化”(MAVEN),ESA欧空局的“火星快车”、印度的“火星轨道器任务”(MOM,又名“火星船”)以及欧空局与俄罗斯合作的“外空火星”计划下的“微量气体轨道器”(TGO)。来张合影吧!(见下图)

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下面回顾与展望一下今天的27亿美元行动!

着陆点(JEZERO陨石坑)

为什么在这?科学家定的!科学家认为,JEZERO陨石坑区域,是个一个古老湖泊的遗迹,有着三角洲流水地貌、丰富的火山熔岩产物和矿物沉积,是行星科学家们精挑细选出的可能孕育生命和保存生命痕迹的环境。探它,可能有收获!要知道,毕竟到今天为止,也没找到火星上有生命痕迹的证据。大约在30亿到40亿年前,Jezero 陨石坑中充满了水,这些水通过一条切开陨石坑边缘的水道进入陨石坑,沉积在一个宽阔的三角洲中。这个湖有数百英尺深,如果存在微生物的残余物,它们可能已经沉淀下来,并且可能被保存在 毅力号 将要检查的沉积物中。科学家们对此充满希望,因为在地球历史的大致相同时期,单细胞生物在地球的河流、湖泊和海洋中繁荣发展,其中一些保存在清晰可见的沉积构造中,今天在澳大利亚西部发现的叠层石中存在这种生命记录。这样的生物特征是地球上最古老的生命存在的无可争议的证据。

NASA科学家经过会议,投票确定了这个区域。图中灰色的我们的天问一号的着陆预计区域哟。

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具体着陆过程(北京时间)

大气进入:4:48(北京时间,下同),进入火星大气层。

峰值加热:4:49,大气摩擦将使航天器底部加热至高达约2370华氏度(约1300摄氏度)的温度。

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降落伞部署:4:52,左右打开降落伞。确切的部署时间基于新的范围触发技术,该技术提高了落点精度。

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隔热罩分离:4:53,降落伞展开后约20秒,抛防热大底。雷达开机,确定距地面的距离,并利用其“地形相对导航”技术找到安全的着陆点。

后壳分离:4:54,喷气缓冲装置将使用反推火箭来减速并飞向着陆点。

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着陆:4:55,以0.75米/秒(人类的步行速度)降落在火星表面。

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着陆以后几大期待

1、当然是拍照!

“毅力”号在成功登陆火星的第一时间,将立即开始拍摄之旅,然后通过中继,把红色新家的照片传回地球。快来看看来自火星JEZERO的第一张照片。

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到此一游哟!

后续,约30天时间,状态整理!各种拍照,毅力号为了拍照,配置了23台照相机!

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在接下来的几天里,工程师还将检查探测器的总体的运行状况,并部署遥感桅杆(也称为“桅杆”),以便可以拍摄更多照片。毅力号团队将花费一个多月的时间对流动站进行彻底检查,并加载新的飞行软件,以准备在火星上寻找古老的生命。

2.0、机智号Ingenuity尝试首次无人机行星表面探测

人类探索深空,进行行星小行星探测的方式主要有:绕、着、巡。即:环绕、着陆、巡视。而毅力号的小伙伴机智号将尝试为人类带来新的探测方式:无人机探测。这是地球人的首次尝试。着陆一个月后,将立即尝试此项活动。

机智号就是个共轴反桨直升机。重1.8公斤,而直升机桨叶1.2米,转速2400转/分钟,一次充电后工作时间90秒,飞行距离300米远,计划飞行试验4次。机智号造价8000万美元。

2.1、七大神器各显神通(功能见图中解释)

随后,各项科学探索依次展开。特别期待的是制氧试验、紫外拉曼光谱地面材料适应性分析以及钻取样本。

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·Mastcam-Z:流动站遥感桅杆顶部的两个可变焦距摄像头,能够播放高清视频,立体图像和3D全景图;

·MEDA(火星环境动力学分析仪):气象观测站,一套天气和气象传感器和仪器;

·MOXIE(火星氧气制备实验装置):一种实验仪器,旨在测试从火星稀薄且大部分为二氧化碳的大气中提取氧气的可行性;这项技术有一天可能会帮助航天员生产空气,水和火箭燃料;

·PIXL(用于X射线岩石化学的行星仪器):PIXL安装在流动站的机械臂上,向目标岩石发射高能X射线束,以绘制其元素化学成分;

·RIMFAX(用于火星地下实验的雷达成像仪):探地雷达;·SHERLOC(使用拉曼和发光技术扫描可居住的环境中的有机物和化学物):机器人手臂上的紫外线激光,旨在寻找有机化合物;·SuperCam:一种相机和激光仪器,旨在使岩石和土壤破裂,以探测其化学性质。

2.2 首次外行星表面制氧

利用火星原位制氧仪“莫克西”进行制氧试验(Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment,MOXIE))众人关注!

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前期的探测表明,火星大气约96%的成分是二氧化碳,而将来载人登陆火星,之主要的因素是氧气补给。火星的丰富二氧化碳,是制备氧气的天然宝藏!

火星制氧设备MOXIE,从火星大气中收集二氧化碳,电解为氧气和一氧化碳,对氧气进行提纯之后,将一氧化碳和其他产物排回大气中。二氧化碳到氧气,公式很简单,可是实现起来,还是难度巨大,二氧化碳再生技术,在火星表面是否适用?试试看,期待,激动的期待。

火星制氧设备MOXIE,重17.1公斤,体积23.9 x 23.9 x 30.9厘米,每小时产氧高达10克,功耗300瓦。(NASA调皮的解释说,“ Moxie”也可以是人格特质。带有莫克西(moxie)的人被认为是大胆而冒险的,坚强而又充满活力!同时这个词可以追溯到美洲印第安人的一种神秘饮料。)

2.3 材料分析

利用拉曼光谱SHERLOC仪器扫描可居住环境中的有机物和化学物质,进行材料的适应性试验,特别是6种舱外服的面料试验,值得期待。这是一套远程分析的仪器,来探测有机分子和可能的生命痕迹——以名侦探“夏洛克·福尔摩斯”为名,这个仪器叫做夏洛克(全称“拉曼和荧光扫描宜居环境、寻找有机物和化学物质仪”,缩写SHERLOC)。夏洛克安装在毅力号机臂前端,包括一个紫外激光拉曼光谱仪和一个昵称“华生”的相机,可以协同工作,精细探测火星表面的矿物成分、有机分子和可能的生命痕迹。(名字起的幽默,不过,还是看看效果再说,嘿嘿)

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2.4 第二个行星样本,钻取样本

在阿波罗11号登月期间,两名宇航员采集了月球上的岩石。而在火星上进行岩石采集活动,则需要3个机器人系统合作完成。阿波罗11号从月球上带回的样本是人类首次从另一个天体带回的样本。美国宇航局的Mars 2020毅力漫游车将首次收集另一个行星的样本,将在后续的火星任务中返回地球。毅力号漫游车依赖于复杂的、能力超强的、最洁净的机械机构,来代替宇航员进行样品采集和缓存。在外观和设计上,毅力号与2012年登陆火星的好奇号火星车相似。毅力号上安装了39个样品试管。样品试管每个管套有一个金色的圆柱形外壳,提供一个额外的污染防护层。毅力号将携带43个样品管到火星,其中包括“见证管”或空白管,主要起到对比功能,使科学家交叉检查岩石和沉积物标本。 其他四个管子之前装载到漫游车的样品和缓存系统(其他位置)。这些管子的大小和形状与一根细雪茄差不多,毅力号探测器将在火星上采集13毫米宽、60毫米长的样本。

火星车样品缓存系统是一个复杂的设备,有17个独立的发动机,一个包含9个钻头的旋转轮,以及43个用于密封从火星岩石中钻取的岩芯样品的管子。JPL实验室负责毅力号火星车的首席工程师Adam Steltzner说“我们不得不为阿波罗11号时代所取得成就而惊叹,有人登陆到月球,一切都更加容易。对我们而言,从火星取回第一批样品并返回地球,我们设计了三个机器人来代替两名宇航员,机器人的精度堪比瑞士手表。”

毅力号火星车上的样本存储系统是有史以来NASA建造的最复杂的机器人系统之一,样本和缓存系统将从火星的岩石表面收集岩石核心样本,并把它们密封在样品管中,留给未来的任务取回并返回地球。

很多人认为毅力号火星车是一个独立的机器人,实际上它是由许多机器人组成的。其中样品与缓存系统本身就由3个机器人来完成。在火星车的前端,是火星车长达2m的机械手臂。固定在火星车机械手臂前端的底盘上有一个机构,其中包含一个旋转冲击钻,用来从火星岩石和风化层采集岩石粉尘和碎末。

第二个机器人看起来像一个小型飞碟,安装在火星车的前部。这个机器人的名称为bit carousel,这台设备是火星样本业务的中间人,它将钻头和样品试管传递给机械手臂,并将装满样品的试管送入火星车底盘的第三台机器人进行评估和处理。

第三台机器人是一个0.5米长的样品处理机械臂,设计团队称其为“霸王龙臂”,它位于火星车的腹部,它从第二台机器人那里取走样品试管。在相机那里作一些评估工作,然后将样品试管存储到缓存仓库里。

所有这些机器人必须像时钟一样精确的运行。一般的瑞士精密时钟只有不到400个组价,而毅力号火星车的样品缓存系统却有超过300个部组件。

“这听起来很多,但是当你考虑到样品缓存系统的任务是自动钻入火星岩石,取出岩石完整的核心样品,然后把它们密封在无菌容器中;要保证没有任何来自地球的有机物质干扰未来的分析,你就开始意识到复杂性的必要性。” “从技术的角度看,这是我们在航天领域建造、测试和准备的最复杂、最精密的机械装置。”

本任务的目标是收集12个或更多的样本,这三台机器人将协调电动机、变速箱、编码器和其他设备整合起来,一起精心这个艰巨复杂的任务。

根据任务的进展情况,地面团队可以决定命令火星车在其移动路径上的多个点丢弃样品管。一些试管可以留在毅力号上,以便火星车能够直接将样品装载到返回火箭上,可返回的火箭将在未来的任务中降落在火星上,以防一辆设计用来取回管道的火星车遇到麻烦。

未来将发射一个新的火星探测任务取回这些样品。这个任务NASA和ESA合作。这个火星着陆器上携带一个小型固体火箭,进入火星轨道,与火星轨道器对接。火星轨道器捕获到返回的火星土壤和岩石样品,装载到一个返回舱内。火星轨道器变轨,在2031年回到地球。

其它

还有3块宝贵的硅芯片,在这3块特制储存芯片里,有10932295个人类的名字,我们参与了NASA举办的“带你的名字去火星”活动哟,在这一刻我们都登上了火星哟!!!(有俺的名字哟)。兴奋!

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总之,兴奋不已!

今天的毅力号行动,又让我想起NASA宣传片《我们是NASA》里的一段话:

我们是深空星际的先行者,我们一直在远航;

我们是地球的思想者,我们又是宇宙的梦想者;

我们有幸站在巨人的肩膀上,所以我们能够到达先贤未曾去过的远方;

我们将以伟大探险者之名,被人们记住......;

NASA的这些话,真的不是“心灵鸡汤”,因为,我们,我们航天人,我们人类,每分每秒,每次任务,我们都在践行着使命、勇气、机遇、好奇、洞察、毅力、机智...宇宙的星辰大海,人类总是那样执着的为了自己的未来不停的探索,远方的星空,永远是我们前行的灯塔与目的地,一直在路上,就会抵达希望的远方,加油,行星探测器们,加油,地球人类......

© 由 红星新闻 提供

作者:知乎@我们的太空(编写:Space Doctor)

政务新媒体,为壮大航天宣传主流舆论,推动航天全媒体宣传向纵深发展于2019年8月1日在北京航天城启用的新媒体中心。

红星新闻记者 王拓 综合报道

编辑 李跃

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