听！火星的声音！又一辆核动力火星车刚刚着陆，寻找远古火星生命

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  新智元报道  

来源：NASA

编辑：编辑部

【新智元导读】北京时间2月19日4时55分，毅力号火星车带着刻有10932295人姓名的硅芯片，不经变轨直接坠入火星大气层，随后，它向地球传回一张火星表面照片，确认着陆成功！接下来，毅力号将进一步搜寻火星生命的迹象，开启人类探索火星新阶段。

登陆日终于到了！

 

美国东部时间下午3:55分，2021第一个火星探访者——NASA「毅力号」漫游器正式登陆！

 

几分钟后，毅力号传回了第一张火星图片，并配文：Hello, World.

 

 

并不平整的火星表面诉说着一股荒凉感，而毅力号的倒影则代表了人类探索宇宙的缩影。

 

再听一听来自火星的声音：

 

嗡嗡的环境音透露着火星的神秘与恐惧，毅力号将在接下来的2年里，代替人类执行探索任务。

这台火星车造价高昂，前后花费约27亿美元；而它的任务也十分明确：探索火星生命迹象！

「恐怖七分钟」到「空中吊车」，毅力号降落整体过程

毅力号tweeting from Mars！

 

 

但谁能想象？就在刚刚，毅力号「生还」并成功着陆的概率仅有40％，这段时间被称为「恐怖7分钟」。

 

在着陆过程中，我们需要延迟11分钟以上才能从火星收到无线电信号，这意味着，着陆所需的7分钟，火星车要自主完成。

 

 

如果失败，耗资27亿美元的火星任务也将灰飞烟灭。

 

「恐怖七分钟」过程如下：

 

进入大气层：20:48 GMT（格林尼治时间2月18日）

 

重量超过一公吨的航天器以每小时12000英里（每秒约5公里）的速度撞上火星大气层，进入大气层75秒后，飞船的隔热层将经受2370华氏度的峰值加热。

 

 

根据航天器进入大气层240秒后的位置，范围触发器通知70.5英尺宽的降落伞何时展开。

 

20:52 GMT，降落伞开启。

 

 

降落伞展开75秒后，火星车的速度降至90米／秒。

 

20:54 GMT，引擎驱动下降。

 

20:55 GMT，起落架放下。

 

随后，一个自太空时代来临以来最不可能的技术：空中吊车（sky crane）再次被展现：

 

在与降落伞分离之后、完全降落之前，空中吊车会启动8个强力反冲火箭，使得在马上降落至地面时进行短暂的空中悬停，用三根长达7.5米的尼龙绳将毅力号悬吊下来。

当感应到毅力号落地时，尼龙绳和电缆会瞬间被切断，而完成使命的空中吊车，会在飞向远处耗尽能量之后，坠毁在火星表面。

 

9年前，好奇号也以此方式着陆于火星。

 

地球上的我们呢？

 

实际上，当任务小组听到航天器进入大气层的消息时，火星车已经降落在地面上了。

 

 

此次毅力号的着陆地点是北纬18度的杰泽罗（Jezero）陨石坑，Jezero陨石坑宽约28英里 ，位于 Isidis Planitia 的西部边缘，是一个位于火星赤道以北的巨大撞击盆地。

 

这是一个存在于39亿年前的古老湖泊，科学家已经确定，35亿年前陨石坑有自己的河流三角洲，并充满了水，毅力号将在那里的岩石和土壤中寻找微化石。

 

毅力号可能经过 Jezero 陨石坑的路线

 

这个小小的着陆点不是平坦和光滑的，而是布满了沙丘、陡峭的悬崖、巨石和小陨石坑。后续，毅力号收集到的样本将在2030年之前被送回地球，这或许能帮助回答一个大问题：火星上曾经存在生命吗?

 

 

与以往不同的是，此次毅力号不是自己去火星，一同前往的还有名为智慧号（Ingenuity）的直升机，它获此殊荣，成为第一架前往其他星球飞行的直升机。

 

 

火星上的大气层非常稀薄，所以直升机的设计必须轻巧，同时包括比地球直升机更大、更快的旋翼，以便让它飞上天空。

 

智慧号仅重4磅，携带了两个摄像头，四个碳纤维叶片、太阳能电池和电池。在毅力号着陆的60-90天左右，直升机将与火星车分离，成为火星车探索的「副手」，为其提供精准的地图。

 

 

具体而言，直升机依靠太阳能充电，每个火星日飞行约90秒。

 

NASA称，如果智慧号成功，它可以为未来火星任务中使用更先进的机器人飞机铺平道路，包括机器人和人类。

 

七大「神器」

本次毅力号携带的七大科学仪器是获取火星地质、大气、环境条件和潜在生物特征信息的最先进的工具。

 

Mastcam-Z：这是位于桅杆上的变焦全景相机，具有全景和立体成像能力；能够鉴定火星表面岩石含有的矿物质，还能够协助毅力号的操作。

 

 

SuperCam：这是一台激光超距分析仪，能够远距离利用高清相机、激光和光谱仪对火星上的岩石和土壤成分进行分析。消耗功率大约17.9瓦。

 

 

PIXL（Planetary Instrument for X-ray Lithochemistry）：X射线光谱仪，能够利用矿物对X射线产生荧光的原理进行更加精确的分析。装配有微距相机，可以拍摄岩石和土壤质地的超近距离照片。它可以看到像盐粒一样小的特征，这些信息有助于科学家寻找火星上过去微生物生命的迹象。

 

 

SHERLOC（Scanning Habitable Environments with Raman & Luminescence for Organics & Chemicals）：这是紫外光谱仪，使用摄像机、光谱仪和激光来寻找被水环境改变的有机物和矿物质，这些可能是过去微生物生命的迹象。同时这台仪器上还安装有一台高分辨率的彩色相机。

 

 

MOXIE（Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment）：从火星的二氧化碳大气中制造氧气。火星大气中二氧化碳占95%，这台仪器将进行一项非常重要的实验，即通过化学反应从火星大气的二氧化碳中制取氧气。

 

 

MEDA（Mars Environmental Dynamics Analyzer）：火星环境动力学分析仪，主要进行天气测量，包括风速和方向，温度和湿度，还测量火星大气层中的沙尘粒子的数量和大小。

 

 

RIMFAX（Radar Imager for Mars' Subsurface Experiment）：这是雷达探测仪，用透地雷达观察地表下的地质特征，能够达到厘米级别的分辨率。

 

携带了这些科学仪器，充足的动力就是持续探测的保障。因为火星沙尘暴足以遮挡90%的太阳光，所以太阳能发电无法满足需求。

此次毅力号使用了「放射性同位素热发电机」（Radioisotope Thermoelectric Generator，缩写为RTG）提供电能，即核动力。通过热电偶装置把放射性同位素钚-238衰变产生的热直接转换为直流电来提供火星车的行驶和各项仪器设备使用。

 

人类火星探索之旅

火星是距离地球第二近的行星，也是太阳系内，除地球外，最适宜人类居住的行星，一直以来都是学术研究的焦点和「外星殖民」的候选地之一。

 

 

火星的太阳日时长24小时39分35.244秒，与地球一日时长十分接近。

 

火星直径只有地球的一半，所以体积更小，平均密度也更低。

 

火星的转轴倾角为25.19°，与地球的23.44°较为接近，因此火星季节与地球相似。

 

但是，火星的1年相等于地球的1.88年，因而火星上各季节的长度，比地球长将近一倍。

NASA的火星探测漫游者、凤凰号火星探测器和ESA的火星快车号最近在火星进行过观测活动，证实火星蕴藏「冻结的水」。

 

但是，低温、稀薄的大气层（仅相当于地球大气层的0.7%）、只有地球重力的38%、平均温度在零下87°C与零下5°C……这些苛刻条件让人类望而却步。

 

但我们从未停止放弃的想法。

 

早在20世纪60年代，人类探测火星就开始起步。2020年之前，共实施了44次火星探测任务，但只有8次成功着陆，比率仅为18%.

 

火星探测器全家福

 

天问一号：中国探火出发！

 

2020年7月23日12时41分，「胖五」带着「天问一号」点火出发，中国迈出行星探测的第一步：「奔向火星」！

 

2021年2月10日，「天问一号」顺利实施近火制动，完成火星捕获，正式踏入环火轨道。

 

「天问一号」探测器拍摄的第一张火星图像

 

天问一号计划于2021年5月至6月择机实施火星着陆，如果成功着陆，我国将成为世界上第一个首次通过一次任务实现火星环绕和着陆巡视探测的国家，也将成为世界上第二个实现火星车安全着陆和巡视探测的国家。

 

希望号：「阿拉伯世界」首个火星探测任务成功完成！

 

北京时间2021年2月10日0:08分，阿联酋「希望号」火星轨道探测器完成近火制动后进入预定轨道。 

 

「希望号」主要任务是拍摄火星大气层图片，研究火星大气的日常和季节变化。

 

2020年7月20日，「希望号」在日本种子岛太空中心由日本H-2A运载火箭发射升空，比中美都快了一步。

 

这由阿联酋和美国科罗拉多大学波德分校联合开发，将典型的中东土豪模式发挥得淋漓尽致——你出技术我出钱。

 

「希望号」发回的第一张火星照片

NASA 

NASA更是前前后后发射了数个火星探测器：

 

从小到大分别为旅居者号，勇气号/机遇号，好奇号的测试车 图源：NASA

 

其中，好奇号火星车于2011年11月发射，2012年8月成功登陆火星表面。它是世界上第一辆采用核动力驱动的火星车，其使命也是探寻火星上的生命元素。

 

而且，NASA在有太空探索任务的时候，都会通过「网络征集名字」。

 

2011年，好奇号征集到100多万名字；2018年，洞察号火星车收集到的名字大约有240万。

 

为了2020年的毅力号的发射任务，NASA开展了「发送你的名字到火星」的活动，最终征集了10932295个名字，这些名字是用电子束雕刻的方式刻在三块指甲盖大小的硅片上。

 

 

不知道「火星专业户」马斯克老师，有没有让自己的名字率先登陆火星呢？ 

参考资料：

https://www.youtube.com/watch?v=8t9WkLPxGSo

https://www.cnn.com/world/live-news/nasa-mars-rover-landing-02-18-21/index.htmlht