美“好奇”将探测火星是否可居住
2012-08-06 09:31:59   来源：新华网   评论：0 点击：

　　历经5.67亿公里漫漫征途、8个多月长途跋涉，美国“好奇”号火星探测器预计将于美国东部时间8月6日凌晨1时31分(北京时间13时31分)登陆火星，随后展开为期两年的探测任务，探测火星过去或现在是否存在支持生命生存的环境，从而确定火星是否具有可居住性。
　　
　　着陆前速度将达每秒5.9公里
　　
　　“好奇”号去年11月26日从肯尼迪航天中心升空，任务时间设定为两年。“好奇”号项目工程师、美国宇航局喷气推进实验室的亚瑟·阿曼达表示：“在经过8个多月，超过5.6亿公里的长途飞行之后，‘好奇’即将实现千里穿杨般的精确瞄准，抵达火星的大气层顶部。”
　　
　　“好奇”号安全着陆的确认信号，将通过正在火星轨道上运行的火星奥德赛探测器中继回传。着陆期间“好奇”号将无法与地球直接通讯，因为从“好奇”号的位置看来地球当时正位于火星地平线之下。
　　
　　截至4日晚间，“好奇”号一直以每秒3.6公里的速度接近火星。在“好奇”号接触火星大气层时，由于火星的引力，“好奇”号的速度将达到每秒5.9公里。
　　
　　火星“天气预报”适宜登陆
　　
　　美国宇航局4日说，“天气预报”表明，火星车登陆点附近的天气状况良好，适宜登陆。
　　
　　“火星的表现不错，我们6日将得到好天气的帮助，”火星车项目科学家阿斯温·瓦萨瓦达在4日举行的新闻发布会上说。在此之前两天，美国宇航局所属的火星勘测轨道器监测到登陆点附近发生了强烈沙尘暴，不过现在这场风暴正在消失。瓦萨瓦达说，眼下这股尘暴已减弱，成为对火星车“没有危害的尘云”，“估计不会对火星车进入大气层、降落和登陆构成任何实质性影响”。
　　
　　按照计划，“好奇”号将在火星盖尔陨坑中心附近山脉登陆，预计“降落”时长7分钟。盖尔陨坑位于火星赤道以南，得名于澳大利亚已故天文学家沃尔特·盖尔，形成于大约3.5亿至3.8亿年前，直径约为154公里。盖尔陨坑中心山丘的层状物含黏土和硫酸盐，着陆点周围存在沉积物形成的冲积扇，这些物质和地貌的形成都与水有关。
　　
　　任务是探测生命环境
　　
　　火星科学实验室项目科学家约翰·格洛青格这样介绍“好奇”号肩负的使命：“我们的任务是寻找火星在远古时代适合生存的环境，与如今你在火星表面看到的情形相比，那是一段截然不同的历史时期。”
　　
　　“好奇”号前往火星的目的，是了解着陆地点附近在历史上是否曾经有过适合微生物生存的环境条件，包括生命存在所必需的化学元素。它将钻探并分析火星土壤，寻找过去或现在水的线索，并确定这颗星球是否曾经拥有过可以支撑生命存在的环境条件。“好奇”号任务科学载荷负责人杰夫-西蒙斯称：“形象地说，它就是一位野外地质学家和天体生物学家，通过远程遥控在火星上执行考察任务。”
　　
　　一旦着陆成功，预计从“好奇”号传回的首帧图像将是由鱼眼相机拍摄的低分辨率黑白影像。根据计划，在着陆后的第一天，地面将指令“好奇”号开启通讯天线，而在第二天则将竖起桅杆。
　　
　　按照计划，整个科学主任务期将延续一整个火星年，也就是大约两个地球年。在这一时期内，研究人员计划让“好奇”号攀登盖尔陨石坑内部的一座名为“夏普山”的山峰。这座山峰高达4800米，以前登陆的火星探测器均未曾登顶。从轨道上进行的观测已经确认这里存在着一些矿物质，成分是黏土和硫酸盐，这些矿物都是在潮湿环境中形成的。通过分析夏普山表面情况，可望了解更多火星历史。
　　
　　着陆将经历“恐怖7分钟”
　　
　　在登陆火星的全过程中，最惊险的一段莫过于“进入大气层—下降—着陆”过程了，这一过程持续仅仅7分钟，却被称为“恐怖7分钟”。在这7分钟内，飞船将从每秒5.9公里的速度降为0，这是对登陆技术的最大考验。这一阶段从飞船以每秒5.9公里的速度撞击火星大气层顶开始，到火星车平安降落于火星地表结束。从接触火星大气层顶之前10分钟探测器抛掉巡航级开始，到有“天空起重机”之称的下降级切断连着“好奇”号的缆绳，飞船一共将经历6种不同的姿态。
　　
　　巡航级分离后1分钟，飞船背部整流罩上安装的小型发动机开启反向喷射，终止飞船在星际巡航阶段保持的每分钟两周的自旋状态，将隔热罩正对前方。随后，背部整流罩抛掉两块重达75公斤的钨质载荷，使飞船重心发生改变。在巡航阶段，飞船的重心位于飞船自旋中轴线上，此时改变原有重心位置，将使飞船在和火星大气发生剧烈摩擦时获得升力，从而让它能够在火星大气层中“飞行”。
　　
　　随后，飞船背部整流罩上的发动机开启，调整大气层切入的角度以及预计获得升力的方向，保证飞船瞄准预定着陆地点。
　　
　　在整个着陆阶段，超过90%的减速是在降落伞打开之前飞船和火星大气之间的剧烈摩擦完成的。大约在飞船进入大气层之后75秒，隔热罩的温度达到最高值，大约为2100摄氏度。飞船在之后的大约10秒达到最大减速值。
　　
　　这时，背部整流罩会再次抛掉6个25公斤重的钨质负荷，让飞船的重心再次回到平衡位的对称轴线上来，为降落伞的顺利打开准备好条件。
　　
　　降落伞的直径约16米，在进入火星大气层之后254秒开启，此时距离火星地表大约11公里，飞船速度为每秒405米。在降落伞打开24秒后，隔热罩分离，此时飞船高度约8000米，速度每秒125米。
　　
　　隔热罩分离后，火星下降成像仪开启，开始对准飞船飞行方向录像。随后这台设备将在整个降落过程中不间断摄录。此时，安装在下降级上的雷达系统—末段下降雷达启动。
　　
　　飞船距离地面约1.6公里、下降速度达到每秒80米时，下降级上安装的全部8台被称作“火星着陆发动机”的反冲推进发动机同时启动，进入有动力的缓慢下降阶段。
　　
　　下降级和“好奇”号组合体的下降速度保持在每秒0.75米。距离地面高度约20米时，几根缆绳伸出，将“好奇”号从下降级中吊出。随着组合体进一步下降，从下降级伸出的缆绳会不断拉长。当火星车轮子接触地面时，下降级将立即切断缆绳，并迅速上升到距离“好奇”号至少150米处，以保证火星车的安全。
　　
　　火星车的轮子和抗震系统会在接触地面的一刹那启动，“好奇”号上的计算机随之从“进入—下降—着陆”模式切换至地表模式，这将立即自动启动在火星表面第一天的工作程序。此时是火星当地时间下午3点左右。
　　
　　同时，美国宇航局表示，由于信号从飞船传回地球需要耗时13.8分钟，而着陆阶段飞船与地球无法直接通讯，故从飞船接触火星外层大气到着陆的具体时间很难准确计算。每一个阶段飞船的状态都会因火星大气层不可预料的干扰因素而受到影响，这里给出的各程序动作时间都是按照标准状态的情景描述的。
　　
　　解读“好奇”号
　　
　　“好奇”号是美国宇航局迄今最为先进的火星车，大小与一辆小汽车接近，重约1吨，以核电池作为动力。抵达火星后，它将在为期两年的时间内完成一系列科学考察活动。
　　
　　以核为动力携10台设备
　　
　　“好奇”号火星车的动力由一块核电池提供，它包含4.8公斤的钚氧化物，可以提供稳定的热能用于供电，并确保“好奇”号能够挨过火星漫长严寒的冬季。“好奇”号核电池的使用寿命长达10年。
　　
　　“好奇”号装有10台科学仪器，能够朝着岩石发射激光，了解岩石的构成；能够拍摄火星地貌的高清晰视频，而后将画面传给地球；还能够利用钻头钻进岩石，寻找生命形成所需的有机化合物。
　　
　　“好奇”号的长臂末端装有一个4厘米宽的透镜成像仪，能够拍摄小到12.5微米的岩石细节特征照片。此外，这台成像仪还可以向岩石发射激光，探测碳酸盐和其他化学沉积物。如果存在这些物质，说明可能有水流过。它的体内还有一个实验室，用于分析样本。利用钻头钻入岩石后，“好奇”号会收集粉末状样本，而后送入体内的实验室，利用两台仪器分析样本构成。
　　
　　“好奇”号装有一台由3个工具构成的装置，分别是质谱仪、气相色谱仪和激光光谱仪。质谱仪利用磁场分离离子化元素，气相色谱仪根据化学物质受热后的蒸发速度对其进行分类，激光光谱仪通过向粉末状岩石样本发射激光，而后对光线“指纹”进行分析以确定化学构成。科学家希望“好奇”号能够发现对生命至关重要的碳、氮、氢和氧元素。
　　
　　登陆一周内完成测试工作
　　
　　先前的火星车一般在着陆后只需要一两天的准备便可以开展探索工作，而“好奇”号由于其巨大的体格和复杂性，需要几乎一周时间才能完成所有测试工作。
　　
　　在抵达火星的第一天，“好奇”号将对它搭载的设备开展校正，并拍摄首张图像。第二天，“好奇”号会使用它所搭载的设备对土壤成分进行考察并拍摄着陆点周围的360度全景照片。在初期的检查过程中，“好奇”号会选定感兴趣的点。科学组可能会决定要前往一个新的地点，在那里做一些钻探或取样任务，并进行分析。
　　
　　在经过最初的几天之后，“好奇”号便会结束其初期的测试阶段。项目科学家格洛青格表示：“在此期间我们会用到搭载的每一样设备，这样我们就有了把握，可以去开展科学考察任务了。”
　　
　　耗资25亿美元“豪赌”
　　
　　上世纪60年代以来，美国发射了十余次火星探测器，仅6次实现火星着陆。1975年8月，“海盗1号”火星探测器发射，次年释放着陆器，成为第一台登陆火星的探测器。“好奇”号能否成为成功的第七次，尚不得而知。
　　
　　“好奇”号火星探测项目总投资25亿美元，是迄今最昂贵的火星探测项目。美国《华盛顿邮报》形容，这是美国宇航局一场“豪赌”，如果“好奇”号无法取得美方期望进展，美国宇航局将面临巨大财政压力，尤其是在美国各领域削减开支的大背景下。