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毅力号着陆:你该知道的都在这里

航小宇  · 公众号  ·  · 2021-02-16 12:33

正文

毅力号着陆时也将采用类似于好奇号2012年登陆火星时所用的“空中吊车”

【《太空》网站2月15日报道】2月18日是个大日子!NASA下一辆火星车即将在那一天实施着陆。作为NASA耗资27亿美元的“火星”2020任务的绝对主角,轿车大小的毅力号漫游车将搜寻远古生命迹象,采集并贮放供后续任务取回地球的样品,并帮助验证各式各样的探测新技术。

但在其开拓性工作得以启动之前,毅力号首先得能在2月18日成功落入火星上的杰泽罗环形山内。它能否挺过那一高难的考验并无十足的把握:算下来,人类迄今开展的所有落火任务成功率只有可怜的40%。

不过,那一令人沮丧的数字有些扭曲,因为很多失败都发生在航天时代之初的几十年。实际上,NASA近来的探火任务纪录还是相当喜人的,而且“火星”2020任务将采用一项已然得到证明的着陆策略,也就是已在其前身好奇号漫游车上成功采用的“空中吊车”技术。好奇号于2012年8月降落,至今仍在使用。

以下简要介绍一下“火星”2020任务及其即将到来的进入、下降与着陆(EDL)作业,以让你能为那个大日子做做准备。

好奇号一直在评估远古火星的宜居性,并调研火星很早以前是如何从相对温湿变成极度干冷的。去年7月30日发射的“火星”2020任务将迈出下一步,主动搜寻远古火星生命迹象。以往还从未有过落火任务做过这项工作,尽管NASA的两个海盗号着陆器曾在1976年着陆后寻找过现存的火星生命。

毅力号还将有助于把火星生命搜寻工作搬回地球来做。该漫游车将采集并贮放几十份样品,以由NASA同欧空局联合开展的一项行动取回地球,时间最早是2031年。一旦那些原始火星物质被送回地面,世界各地的科学家就可以在实验室内采用比仅靠一辆漫游车能带到火星上去的强大而精密得多的设备对其进行细致的分析研究。

“火星”2020拟开展至少一个火星年(约687个地球日)的探测工作。它同时还肩负着很多技术验证任务。例如,名为“才智号”的一架微型直升机正装在毅力号腹下奔赴火星。在着陆后的任务初期,才智号将会开展几次试飞,从而有望成为在地外星球上升空飞行的首架旋翼飞机。NASA官员已表示,若获成功,这将会为未来在火星上开展大范围的空中探测带来可能。

重1025公斤的毅力号还载有简称“胆略”(MOXIE)、全称为“火星氧原位资源利用实验”的一台仪器。NASA官员已表示,该仪器将利用火星上以二氧化碳为主的稀薄大气来制氧,从而表明这项技术按比例放大后会有助于人类在这颗红色星球上建立立足点。

NASA于2018年11月宣布毅力号将探测杰泽罗环形山。该环形山直径45公里,地处火星赤道以北约18度。超过35亿年以前,这座环形山内曾有大小与太浩湖相仿的一座湖泊,而且还有一片相关联的河流三角洲。NASA的“火星侦察轨道器”(MRO)已在该环形山底部发现了只有在有液态水的情况下才能形成的粘性物质。

NASA官员在一份杰泽罗环形山介绍材料中说,“在地球上,科学家已在密西西比河三角洲发现了此类粘土,而那里已发现有微生物生命嵌于岩石本身之中”;“这令杰泽罗环形山成为实现‘火星’2020任务对仍可能保存有过往生命迹象的潜在宜居环境开展研究之科学目标的绝好位置”。

你或许想知道毅力号和好奇号会否在火星上会合。答案是不会。杰泽罗与好奇号2012年以来一直在探测的盖尔环形山相距有约3700公里之遥。好奇号在很多方面都为“火星”2020任务提供了一个模板。例如,毅力号的车体与好奇号非常接近,且这两项任务都采用了同样惊心动魄的“恐怖七分钟”EDL策略。

探测器接近火星

2月18日下午接近火星时,“火星”2020探测器将首先抛掉其“巡航级”。巡航级上装有远途行星际旅行所需的太阳能帆板、燃料贮箱和无线电设备。巡航级被抛掉10分钟后,探测器将以近2万公里的时速闯入火星大气层,从而正式开启“恐怖七分钟”的历程。

探测器在进入火星大气层前约10分钟抛掉巡航级

探测器以近2万公里的时速闯入火星大气层

虽然密度只有地球的1%,但火星大气仍足以通过阻力让探测器速度大大降低。不过,那项“服务”并不白给:摩擦加热会在探测器防热大底表面产生高达1300摄氏度的高温。当然,毅力号本身并不会经受这样极端的严酷条件。包裹在保护性气动壳体内的它将享受与室温差不多的环境。气体壳体由防热大底和所谓的后壳构成。

探测器防热大底表面温度将升至高达1300摄氏度,但裹在气动壳体内的毅力号温度将低得多

探测器将在进入大气层后约4分钟展开其21.5米直径的超音速降落伞,当时其速度已降至容易应付得多的1512公里/小时。为做到准时开伞,探测器上将采用称为“距离触发器”的一项新技术。好奇号当初并未采用这项技术。

超音速降落伞将帮助把探测器下降速度降至约320公里/小时

超音速伞拉出后20秒,探测器将抛掉防热大底,把毅力号暴露给急速流过的火星空气。毅力号接下来将开始详细记录其下降过程,拍摄火星表面照片,并利用雷达来掌握高度。那些照片将供本次任务首次采用的另一项新技术使用。称为“地形相对导航”的那项技术要把上述的下降照片同车上存储的地图进行比对。







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