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来看看“毅力”,喷气推进实验室的最新火星探测器

美国宇航局最新的火星探测车被称为“毅力”,它已经名副其实了。

这台6轮探测车重量仅为一吨多一点,搭载着有史以来发射到这颗红色星球上的最复杂的仪器,它已经克服了之前漫测车从未遇到过的障碍:全球流行病。

在克服了几个月的不确定性之后,它在佛罗里达州的肯尼迪航天中心坚持不懈地等待着3.09亿英里的旅程的开始,这将把它带到一个古老的湖床,那里可能有外星生命的证据。

尽管面临着前所未有的挑战,这个价值24亿美元的太空机器人预计最早将于周四按计划从卡纳维拉尔角空军基地发射升空。

今年2月,“漫游者”从它的诞生地拉加拿弗林楚奇喷气推进实验室出发,穿越了整个国家。它抵达后,每天有多达90名NASA员工聚集在一间洁净室里,对这台suv大小的机器进行重新组装、测试和其他准备工作,以应对太空飞行的严峻考验。

即使在严重的卫生危机期间,这项工作也不能在家完成。

“团队中的每个人都尽了自己的本分,保持了健康,”路易斯·多明格斯说,他是喷气推进实验室任务的副电子引线,自2月份以来一直在佛罗里达。“我们非常幸运。”

推迟发布甚至几个月都不可能。地球和火星的轨道每26个月排列一次。为了在合理的时间和可控的燃料量内到达火星,火星车必须在20天左右的时间内发射。

如果一切按计划进行,“毅力”将在2月中旬降落在杰洛陨石坑前,在太空中飞行7个月。一旦到达那里,它将迅速开始寻找火星上曾经繁衍生命的确凿证据。

喷气推进实验室的地质学家凯蒂·斯戴克·摩根说:“之前的每一次任务都以这样或那样的方式证明火星曾经是适宜居住的。”她也是此次火星2020任务的副项目科学家。“但有了毅力,我们将迈出下一步——在古代岩石记录中寻找生命迹象。”

为了做到这一点,地球上的科学家将通过毅力的照相机“眼睛”,搜索Jezero岩石的图案、纹理和化学物质的分布,这些只能用生物活动来解释。

漫游者将主要寻找叠层石,这种岩石结构与数十亿年前地球上的微生物垫形成的结构相似。但它也会寻找其他过去生命的迹象,包括那些可能是火星特有的。

斯戴克·摩根说:“我们的搜寻是基于我们在早期地球岩石记录中所看到的,但我们也会对其他行星上可能存在的生命迹象有所了解。”

虽然“毅力号”的任务是寻找火星上过去存在生命的证据,但它并不具备证明生命确实存在的能力。

取而代之的是,漫游者将在其铰接手臂的末端使用一个强大的钻头钻入有希望的岩石中,并收集岩心样本,每个样本大约有笔那么大。这些样本将被密封在探测器腹部的43根金属管中。填充的管道很可能会在火星表面沉积下来,在未来的某个时候由另一个漫游者收集,这样它们就可以被送到地球进行进一步研究。

NASA工程师表示,这是一个漫长而复杂的过程,可能需要10年以上的时间才能完成。但要宣布地球上曾经存在过外星生命,难度就很大了。

华莱士说:“要宣称你在另一颗行星上发现了生命迹象,需要陆地科学界的全部能力。”“我们可以携带100磅的仪器。在地球上的一个实验室里,你可以拥有一吨的设备。”

“毅力”还将测试新技术,这些技术可用于支持最终的载人火星任务。

其中包括一个小微波炉大小的仪器,它被设计用来从火星大气中大量的二氧化碳中制造氧气。火星氧原位资源利用实验,或称Moxie,依靠一种被称为电解的过程,使用一个电荷来驱动化学反应。

喷气推进实验室Moxie科学小组的系统工程师Asad Aboobaker说,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现实的。

如果Moxie像预期的那样工作,它每小时将产生6到10克氧气。美国宇航局预算为国际空间站上的每位宇航员提供每小时30到40克的氧气,相比之下,这只是一个小零头,但是Aboobaker说这项技术很容易扩大规模。

更重要的是,像Moxie这样的仪器可能会被用来制造30000公斤的氧气,这些氧气是制造液体推进剂所必需的,将来当人类探险者准备好返回地球时,这些液体推进剂将会被送上火星。

“我们知道如何将数百公斤的东西降落在火星上,但我们不知道如何将30,000公斤的东西降落在火星上,”阿布贝克说。

“火星2020”任务还包括一架4磅重的昵称为“机灵人”的直升机,它可能是第一个在火星上飞行的飞行器。如果成功的话,未来的迭代可以用于创建更高分辨率的火星表面地图,并探索不适合轮式漫游者的区域。

因为火星的大气很薄——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否可能。

“从一开始就有一种自然的怀疑,”米米昂(Mimi Aung)说,他是喷气推进实验室独创性的工程师和项目经理。“一开始的问题不是如何,而是如果。”

昂和她的团队决定,如果你有可以令人难以置信地快速旋转的强大叶片,那么在火星稀薄的空气中飞行是可能的。所以在火星上,独创性的刀片每分钟可以转2400转。

下一个挑战是设计一种运载工具,它要具备在火星上运行所需的所有传感器、电脑和加热器,同时还要足够轻,能够在空中飞行。

昂说:“我们现在所处的位置已经是一个重要的里程碑。”

登陆火星后,毅力将把独创性放在火星表面,然后驾驶安全的距离。直升机将有30天的火星时间(sols)来进行实验,包括5次计划中的试飞。

第一次飞行将非常适中,直升机仅上升10英尺,水平飞行约3英尺,然后在开始降落的地方着陆。如果一切顺利,接下来的飞行时间会更长,第五次飞行将持续90秒。

昂说:“我们认为这是一个探路者,将为未来的任务铺平道路。”“这将是制造更大、飞行距离更长的飞行器的基础。”

这次任务的下降飞行器装备了地形相对导航系统,这是一个新的系统,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,并将其与存储在机载电脑中的图像进行比较。如果它发现了危险的地方,它就会掉头离开。

这项技术将使漫游者能够在NASA迄今为止最高风险的地点着陆,这片区域大约有太浩湖那么大,布满了岩石、沙丘和悬崖等潜在威胁。

湖环境是一个有前途的地方寻找过去的生命迹象,堆栈摩根说。它们可能保存了数千年,如果不是数十万年的话,这足够给生命提供足够的机会来建立自己。

由于它们的环境相对平静平和,所以沉积物可以慢慢地沉淀在海底,形成保存完好的岩石序列,可能还有有机物。

她说:“地球上的每个湖泊都有人居住,都在滴水。”“我们前往火星的目的是希望,如果火星上有生命的话,它应该就在那里。”

主要任务将持续一个火星人——在地球上不到两年——预算为3亿美元。然而,如果过去的经验可以为鉴的话,漫游者将在那之后很长一段时间内继续工作。(在最初23个月的任务之后,“好奇号”已经漫游了六年多。)

如果“毅力”号探测器成功了,那一定程度上要归功于喷气推进实验室之前的四辆火星车所取得的成就。自1997年以来,这四辆火星车一直在火星上漫游。

其中包括索杰纳,它证明了在另一个星球上驾驶机器人确实是可能的;双胞胎“勇气号”和“机遇号”发现了火星曾经被水淹没的证据;好奇号发现这颗红色星球曾经孕育着生命的基石。

通过坚持不懈的努力,科学家们希望最终证明火星上确实存在生命。

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