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遇见毅力,JPL舒阅小说搜索最新的火星探测器

天文学与空间 2022-02-13 00:01:15

黛博拉·内伯恩,《洛杉矶时报》 这张照片是2020年4月7日在美国国家航空航天局肯尼迪航天中心拍摄的,当时正在测试火星探测器的质量

信用:美国航天局/JPL-加州理工学院 美国宇航局最新的火星漫游者被称为“毅力”,它已经名副其实了

这辆六轮车重达一吨多一点,装载着送往这颗红色星球的最复杂的仪器,已经躲过了一个以往任何漫游者都没有遇到过的障碍:全球大流行

在克服了几个月的不确定性之后,毅力号现在在佛罗里达州的肯尼迪航天中心,等待着3.09亿英里旅程的开始,这段旅程将把它带到一个可能含有外星生命证据的古老湖床

尽管面临前所未有的挑战,2美元

预计价值40亿英镑的太空机器人最早将于周四从卡纳维拉尔角空军基地发射升空——正合计划

今年二月,这辆漫游者从它的出生地加拿大拉弗林里奇的喷气推进实验室穿越了整个国家

在它到达后,多达90名美国国家航空航天局的员工每天聚集在一个洁净室里,重新组装、测试和准备越野车大小的机器,以适应太空飞行的苛刻条件

即使在毁灭性的健康危机中,这项工作也不能在家里完成

“团队中的每个人都尽了自己的一份力量,保持了自己的健康,”路易斯·多明戈斯说,他是JPL任务的电气副负责人,自2月份以来一直在佛罗里达州工作

“我们非常幸运

" 推迟发射甚至几个月都不是一个选择

地球和火星的轨道每26个月才对齐一次

为了在合理的时间内用可管理的燃料到达火星,火星车必须在距离最近的地点20天左右的时间内发射

“如果你错过了火星的一个行星窗口,你基本上必须等待两年,等待下一个机会,”马特·华莱士说,他是JPL大学的项目副经理

“这就是为什么其他正在发射任务的国家现在正在发射它们

" 如果一切按计划进行,“毅力”号将在二月中旬降落在捷尔托陨石坑之前,在太空中飞行七个月

一旦到达那里,它将很快开始寻找火星上曾经有生命繁荣的确凿证据

“以前的每一次任务都以这样或那样的方式看到火星曾经适合居住,”凯蒂·斯塔克·摩根说,她是JPL的地质学家,也是被称为“火星2020”的整个任务的副项目科学家

“但凭着毅力,我们正在迈出下一步——在古老的岩石记录中寻找生命的迹象

" 为了做到这一点,地球上的科学家将通过“毅力”相机的“眼睛”进行窥视,在杰泽搜寻包含模式、纹理和化学物质分布的岩石,这些只能通过生物活动来解释

漫游者将主要搜寻叠层石,这种岩石结构看起来类似于几十亿年前地球上微生物垫形成的结构

但它也将寻找过去生命的其他迹象,包括火星独有的迹象

“我们的搜索是基于我们在早期地球岩石记录中所看到的,但是我们也将打开我们的思维,看看在另一个星球上生命的迹象会是什么样子,”斯塔克·摩根说

虽然毅力的任务是寻找火星上过去生命的证据,但它没有能力证明生命确实存在

取而代之的是,漫游者将在它的铰链臂末端使用一个强大的钻头钻入有希望的岩石并收集岩心样本,每个样本大约有一支记号笔那么大

这些样本将被密封在漫游者腹部的43个金属管中

充满的管子可能会成批地沉积在火星表面,并在未来的某个时候由另一个火星车收集,这样它们就可以被送到地球进行进一步的研究

美国宇航局的工程师说,这是一个漫长而复杂的过程,可能需要十多年才能完成

但是当涉及到宣布外星生命过去的存在时,标准就高了

华莱士说:“要声称你在另一个星球上发现了生命迹象,需要地球科学界的全部能力。”

“我们可以带上大约100磅的仪器

在地球上的一个实验室里,你可以拥有大量的设备

" 毅力还将测试可用于支持最终载人火星任务的新技术

其中包括一个小型微波炉大小的仪器,设计用于从火星大气中丰富的二氧化碳中制造氧气

火星氧原位资源利用实验,或称莫邪,依赖于一种叫做电解的过程,该过程使用电荷来驱动化学反应

“在火星上制造氧气是必要的,因为宇航员从地球上携带氧气是不切实际的,”系统工程师、JPL莫邪科学小组成员阿萨德·阿布巴卡尔说

如果莫邪像预期的那样工作,它将每小时产生6到10克氧气

这只是美国国家航空航天局为国际空间站上每位宇航员每小时预算的30到40克氧气的一小部分,但是阿布巴克说这项技术很容易推广

更重要的是,像莫邪这样的仪器很可能被用来制造30,000公斤的氧气,这是制造液体推进剂所必需的,当未来的人类探险者准备返回地球时,液体推进剂将把他们送离火星

“我们知道如何在火星上着陆数百公斤的东西,我们不知道如何在火星上着陆30000公斤的东西,”阿布巴卡尔说

火星2020任务还包括一架4磅重的直升机,绰号“独创性”,这可能是第一架在火星上飞行的飞行器

如果成功的话,未来的迭代可以用来创建更高分辨率的火星表面地图,并探索不适合轮式漫游车的区域

因为火星大气非常稀薄——大约是地球表面大气密度的1%——科学家们不确定在火星上飞行是可能的

“从一开始就有一种天生的怀疑,”JPL智谋公司的工程师和项目经理米米·昂说

“最初的问题不是如何,而是如果

" 昂和她的团队确定,如果你有强大的旋转速度惊人的叶片,在稀薄的火星空气中飞行是可能的

所以在火星上,心灵手巧的叶片每分钟能转2400圈

下一个挑战是设计一种拥有所有必要的传感器、计算机和加热器在火星上运行的飞行器,但仍然足够轻,可以在空中飞行

“只是为了达到我们现在的位置已经是一个重要的里程碑,”昂说

登陆火星后,毅力将智谋放在表面,然后开一段安全的距离

直升机将有30个火星日(sols)来进行实验,包括五次计划中的试飞

第一次飞行将非常温和,直升机只上升10英尺,水平飞行约3英尺,然后在起点着陆

如果一切顺利,随后的飞行将持续更长时间,第五次飞行将持续90秒

“我们认为这是一个开拓者,将为未来的任务铺平道路,”昂说

“这将是建造能够进行更长时间飞行的更大飞行器的基础

" 该任务的下降飞行器配备了地形相关导航,这是一种新的系统,可以让它在着陆时发现并避免危险

在下降过程中,“毅力”号将拍摄火星表面的照片,并将它们与存储在机载计算机中的图像进行比较

如果它识别出一个危险的地点,它就可以转向别处

这项技术将允许漫游者降落在美国国家航空航天局迄今为止最高风险的地点,这个地区大约有太浩湖那么大,到处都是潜在的威胁,比如岩石、沙丘和悬崖

斯塔克·摩根说,湖泊环境是寻找过去生命迹象的好地方

它们很可能在水中停留数千年,如果不是数十万年的话——足够长的时间给生命足够的机会来建立自己

因为它们是相对平静和安宁的环境,它们允许沉积物缓慢地沉积在底部,形成保存完好的岩石序列,以及潜在的有机物

“我们地球上的每个湖泊都有人居住,充满了生命,”她说

“我们带着这样的期望去那里,如果火星上有生命,它应该在那里

" 主要任务将持续一个火星年——在地球上不到两年——预算为3亿美元

然而,如果过去可以作为参考的话,漫游者将在那之后继续工作很长时间

(好奇号已经在最初的23个月任务之外漫游了6年多

) 如果“坚持不懈”号成功了,这在一定程度上要归功于自1997年以来在这颗红色星球上漫游的JPL的前四辆漫游者的成就

这些包括Sojourner,它证明了在另一个星球上驾驶机器人的确是可能的;双胞胎“精神”和“机遇”,他们发现了火星曾经被水淹没的证据;和好奇号,他们发现这颗红色星球曾经是生命的组成部分

凭着毅力,科学家们希望最终证明火星上确实存在生命

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