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成了:美毅力号漫游车登陆火星

航小宇  · 公众号  ·  · 2021-02-19 05:11

正文

【综合消息】作为去年7月由阿联酋、中国和美国发射的三项火星探测任务中的最后一项,NASA“火星”2020探测任务下的毅力号漫游车于美国东部时间2月18日下午3时43分许成功降落到火星表面的杰泽罗环形山内。由于探测器信号要用11分22秒才能传回地球,地面确认着陆成功的时间是下午3时55分(北京时间2月19日凌晨4时55分)。

包括漫游车3亿美元的第一个火星年运行费用,“火星”2020任务耗资27亿美元。它将利用毅力号漫游车来研究火星地质,搜寻火星过往有生命存在的迹象,验证利用大气中的二氧化碳来制取氧的能力,并采集和储放岩石和土壤样本。样本将封存到小的容器中,并存放起来。NASA和欧空局目前希望在2026年发射两项后续任务,以把这些样品取回地球,从而开展详细的实验室分析。

毅力号着陆地点图像,上面可看到漫游车的6个车轮之一

“火星”2020探测器由位于加州的NASA喷气推进实验室建造,由巡航级,进入、下降与着陆(EDL)系统和漫游车三大部分组成,总重约4.1吨,其中漫游车重1025公斤。巡航级用于地球和火星之间的飞行。EDL系统用于进入火星大气层,包括气动外壳、降落伞、下降飞行器和靠系缆把漫游车下放到火星表面的“空中吊车”机动结构。漫游车为配备科学仪器的轮式车,长约3米,宽2.7米,高2.2米。

毅力号漫游车上配备了28台相机、7台先进仪器和一个机械臂。按照设计,它要在火星上开展至少一个火星年(687个地球日)的探测。

毅力号与2012年落火的好奇号类似,但配备了一套不同的仪器,其它方面也有所加强。它此次火星之旅最后、也是最为关键的一个环节是EDL阶段。探测器要在素有“恐怖七分钟”之称的该阶段进入火星大气层,并降低速度,以便让漫游车能够安全着陆。毅力号的这一过程同好奇号当初所用办法类似,但有了一些改进。

“火星”2020任务EDL阶段负责人艾伦·陈在1月27日举行的一场媒体通报会上介绍说,一项改进是“距离触发”。他说,这让毅力号能根据所处位置自己决定何时开伞,从而提高着陆精度。另一项改进是“地形相对导航”,从而赋予着陆器“眼睛和地图”。探测器可在下降过程中利用相机来拍摄地形照片,并同所带地图比较。陈说,“一旦搞清了自己所处位置,‘她’就能够飞到附近一个安全的点位”,从而进一步提高着陆精度。

陈说,对于前往杰泽罗环形山的一项任务,这两项技术都是必备的。他说,从着陆角度来看,那里充满了危险,比如陡峭的悬崖、沙土、巨石和撞击坑。他说,若不是有了距离触发和地形相对导航,“我们根本就去不了杰泽罗”。

接近落地时,探测器上的火箭发动机要点火工作,以稳定探测器并减缓下降速度。但火箭不能一直工作到落地,因为那样会激起严重的尘暴。所以,就像好奇号2012年着陆时一样,漫游车要借助6.4米长的缆索,由一台“空中吊车”吊挂着放到火星表面上。空中吊车随后会松开缆绳,并飞到远离漫游车的地方,然后安全地坠落到火星表面上。

杰泽罗环形山直径约45公里,对科学家极具诱惑力,因为其在火星早期似乎是一座湖泊,并有可能以碳酸盐沉积形式留存有火星过往存在生命的证据。“火星”2020项目科学家法利在那场通报会上说,他“非常感谢工程团队为把我们带到一个危险的着陆地点所做的努力”。他说,这是一个“壮观的着陆点”。

本次任务很关键的一项工作是从杰泽罗环形山内采集样品。“火星”2020是整个“火星样品回送”(MSR)计划的开始。毅力号要把所采样品储放起来,以由拟不早于2026年发射的后续两项任务送回地球。但采样工作并不会马上启动。法利称,车上仪器检测要花一些时间,而且在那段时间里还要对车上搭载的才智号小型直升机进行飞行试验。他说,那将需要花几个月时间,其间任务的着重点将不是科学。

才智号直升机仅重1.8公斤,机体部分只有棒球大小,载有各类航电与通信设备、一个小型太阳能帆板、可再充电的锂离子蓄电池、用来在火星的寒夜为电子设备保持温度的加热器以及一部导航相机。机上未载带任何科学仪器,但配备了一台高分辨率彩色成像仪,据称能拍摄很好的照片并发回地球。

才智号在飞往火星途中装在漫游车腹下。漫游车在火星上着陆一两个月并抵达合适的点位后,它将被下放到表面上,随后会花30天时间开展最多5次短时飞行,每次持续约90秒,最大飞行高度在5米上下。这些飞行将在距漫游车100~1000米处进行。这足以避免两者相撞,同时又能让两者保持通信(直升机要通过漫游车同地面操控人员联系)。这将是首次有重于空气的飞行器在另一颗星球的大气层内起飞和降落。考虑到火星大气密度只有地球海平面的1%,这将会是一项不小的成就。







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