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迄今最大火星车好奇号任务揭秘  

2012-06-28 22:10:21|  分类: 圈子科技经典 |  标签: |举报 |字号 订阅

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  新浪科技讯 北京时间6月28日消息,据国外媒体报道,美国宇航局的火星科学实验室(MSL),即“好奇”号火星车目前正在飞往火星的路上,在不到一个月的时间内它便将抵达这颗红色星球,这辆重达1吨的史上最大的火星车也将踏上火星的土地。

   好奇号火星车采用核动力,它的设计是希望能在火星上活动一些新的发现。为此,它将全方位展开行动,它会钻探并分析火星土壤进行研究,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生存的环境条件。

  和好奇号相比,它的前辈们,美国宇航局先前的那几辆火星车,如勇气号和机遇号简直相形见绌,至于1996年登上火星的第一辆火星车“索杰纳”,好奇号的体型几乎可以碾过它的身子。尽管好奇号的大身材让科学家们得以加装了10台最新的探测设备,并且它能在火星表面漫游的距离也会远超它的前辈,但是要将这样一个庞然大物安全送达火星也给工程师们提出了一项艰巨的挑战。

  美国加州理工学院的地质学家约翰·格洛岑格(John Grotzinger)是好奇号的项目科学家,他说:“每次我们在火星上安放一辆新的火星车,我们理解火星地表性质的能力就会突飞猛进。”

  尽管科学家们现在还并不清楚究竟什么样的发现正在等待着他们,但他们心中对于自己希望能发现什么可都是一清二楚的。事实上,好奇号在抵达火星地表之后最初几周内要做的安排都已经被非常仔细的计划好了。好奇号一着陆,心急的科学家们就已经有着长长的一串地点列表希望好奇号前往调查。预计好奇号将于8月5日在火星降落,科学家们已经急不可耐。

  惊心动魄的降落


好奇号将首次使用一种被称作“天空起重机”的辅助设备帮助降落好奇号将首次使用一种被称作“天空起重机”的辅助设备帮助降落

  好奇号将首次使用一种被称作“天空起重机”的辅助设备帮助降落。当好奇号冲入火星大气层并迅速向地面坠落时,这一设备将会启动反冲发动机帮助实现减速,它会吊起好奇号,悬停在距离地表约25英尺(约合7.6米)的高度,然后轻轻地将好奇号放置在火星地面上。这项着陆技术代表了目前人类技术的最高极限,重达1吨的好奇号也将因此成为人类送往火星地表着陆的最重的探测器。

  不过这项新技术看来并没有让科学组的人们多么在意。格洛岑格说:“事实上我们对于我们能掌握这种引导下的大气层再入技术感到非常兴奋。”他认为这样做可以让研究人员们得以比以往更加精确地在指定的地点降落。他说:“人们对天空起重机技术感到担忧,不放心,但实际上从安全角度考虑,这其实是一种更好的着陆系统。”

  伸展胳膊


伸展胳膊伸展胳膊

  就像是新生儿需要伸展一下自己的胳膊一样,好奇号在抵达火星表面之后会伸出它携带的设备进行测试。这辆火星车的最初6天工作日程已经被计划地细致入微。

  对好奇号的作息生活安排需要确保它的所有设备能正常工作,确保能将土壤样本的分析数据发回给地球上的科学家们。同样是由于它的巨大和复杂性,先前的火星车一般在着陆后只需要一两天的准备后便可以正式开展探索工作,而好奇号的却需要几乎一周时间才能完成所有测试工作。

  据格洛岑格表示,在抵达火星的第一天,好奇号将对它搭载的设备开展校正,并拍摄首张彩色图像。他说:“相机会对着外面,这样我们就能看一眼着陆地周围美丽的景色,不管它指着哪个方向都行。”

  而在第二天,好奇号会使用它所搭载的设备对着陆地的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。

  现在很有希望的是,好奇号可能会在一片沉积岩层基岩出露附近降落,若当真如此将是令人兴奋的。在地球上,这些岩石中常常保存着古代生物或有机质遗迹的痕迹。如果火星上也有类似的东西,在这样的地方就有可能被发现。

  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。格洛岑格表示:“在此期间我们会用到火星车上搭载的每一样设备,这样我们就有了把握,急着去开始科学考察任务了。”

  寻找甲烷


寻找甲烷寻找甲烷

  在过去的10年内,科学家们注意到在火星大气中存在着甲烷气体,这让他们感到非常奇怪。甲烷是一种简单的化合物,它之所以会引起科学家们的注意是因为一般而言这种气体在大气中不稳定,因而并不能长期存在,而需要持续不断的补充才能保持稳定的含量。尽管火山喷发活动会产生甲烷气体,但是在地球上,活着的生命体同样是产生这种气体的主要来源。这样的来源也可能存在于火星上吗?

  和往常一样,有关这个问题的答案同样存在争议。一些科学家表示他们绝对已经探测到了甲烷气体的存在,但是与此同时另外一些科学家则表示他们并没有能探测到这一气体的存在。而此次好奇号就将有望最终确认这一争论的结果。

  在好奇号着陆后的前10天内,这辆火星车将会根据指令“抬起头”,嗅嗅空气的“味道”。好奇号身上携带有一台专门的设备,可以对有机质和大气中的气体成分进行分析,寻找甲烷存在的蛛丝马迹。

  格洛岑格表示:“如果火星大气中存在甲烷,这将是一项重大的发现。”这样一个发现将增加人们对于今日的火星上可能存在活体生命的看法。

  甚至即便好奇号在它最初的嗅探中没有检测出任何东西,那也并不能就此否定甲烷说。因为这种气体可能是间歇性出现的,随着季节性变化而变化。因此,出于这样的考虑,好奇号会继续对火星空气成分进行检验,这样的检验将至少持续一个火星年(即地球上两年)。而如果到了那个时候检测的结果仍然是零,那么科学家们就将不得不回到最初的地方,重新开始检查为什么他们最初会认定火星大气中存在这种气体的。

  着陆区


着陆区着陆区

  好奇号将在火星伽勒陨石坑内着陆,这是一个古老的陨石坑,形成距今已有约35~40亿年。这片区域已经被火星轨道上的卫星详细观察过,但是这里的岩石似乎拥有一些令人好奇的性质组合:它们看上去非常明亮,但是与此同时它们却又很容易被加热升温。

  一般而言深色的岩石会比较容易吸收热量从而导致快速的升温,如熔岩流。而浅色的岩石一般都是多孔的,其中充满空隙,因此其散热性应当相当好。因此,确定着陆区岩石的组成成分将是好奇号着陆之后面临的第一项主要挑战。

  项目科学家格洛岑格说:“刚抵达火星表面我们就直接到了一处我们非常感兴趣的地点。”

  科学家们认为在数十亿年前,伽勒陨石坑曾经充满了水,正是这些水的存在才让好奇号今天的着陆区岩石变得如此多孔而明亮。一种可能性是在后期有水在这里的岩石中流过,留下了矿物沉积,使其密度增加并更易于储存热量。好奇号的考察将有希望帮助揭开有关这一区域曾经有水的历史。

  年轻的陨石坑


年轻的陨石坑年轻的陨石坑

  当好奇号的轮子驶上火星的土地之后,它将计划向着位于陨石坑中央的夏普山攀登(Mt. Sharp)。在它驶向山脚下的过程中,好奇号可能会路过一些较小的次级陨石坑,它们是在最近的10万年内形成的。这些陨石坑可能会在撞击中暴露出下层的岩石,科学组希望能借助这些陨石坑对这一地区的地质情况有一个比较详细的了解。

  尽管好奇号装备了钻头,但是这样新鲜的撞击坑将可以提供现成的理想窗口,让我们得以一窥火星地表浅下方的基岩情况并确定这些岩层的组成,这一过程中将可以确定出很多矿物组分,这些信息将有助于评估这一地区的地质历史。

  页硅酸盐


页硅酸盐页硅酸盐

  在着陆6~9个月后,好奇号火星车应当已经抵达了夏普山的山脚下并开始向上攀登。这座高出周围3英里(约合4800米)的山块实际上看上去更像是夏威夷那样的盾状火山。它的坡度很缓,因此火星车可以攀爬,只要沿着山坡向上行驶就可以了。

  在靠近山脚下的地方,好奇号应该会发现页硅酸盐,这是一种粘土矿物,它们一般是在富水的环境下生成的。对这些矿物进行的考察将提供曾经流淌在这一地区的水源的详细信息,如这些水的酸度大约有多少?如果这些水是比较中性的,这将为火星上曾存在生命的可能性加分。

  粘土同时还是过滤有机化合物的良好介质。好奇号届时将会使用抓手进行取样化验,搜寻有机碳化合物的蛛丝马迹。但如果没有找到碳,也不能完全排除这里曾经存在生命的可能性。

  即便在地球上,一个我们早已确认存在着无数生命,并且在过去的数十亿年间都一直在此繁衍生息的星球上,有机碳遗迹也是很难保留下来的。存在的一个问题是,从岩石中流过的水流可能早已将可能曾经存在的有关生命的线索冲刷得一干二净了。

  项目科学家格洛岑格说:“在地球上我们学到了重要的一课,那就是有水的地方就有生命,但是有水的地方它也会毁掉任何证明生物存在的化学痕迹。”

  奇怪的裂隙


奇怪的裂隙奇怪的裂隙

  一旦好奇号开始攀登夏普山,它计划前去几个奇特的地点展开考察。

  翻过一座山脊之后,好奇号会突然遇到一个巨大的裂隙系统。这些裂隙系统是地质活动导致地面开裂时形成的,它让地面开裂,形成一个巨大的长方形,上面遍布深深的裂隙。在过去的数百万年间,这些裂隙中已经被填满了矿物。

  之所以这一裂隙系统会引起科学家的关注是因为这样一道裂隙系统可能可以为曾经存在的生命体提供理想的地下居住环境。好奇号将使用钻头钻透这些裂隙中的沉积层并进行取样,或许这就将揭开古代火星生命生活在地下环境的证据。

  好奇号火星车科学组希望它能在登陆火星后两年之内抵达这一地点展开调查。

  下一步?

  当好奇号火星车达到了两年的设计使用寿命时,它应当已经完成了原定的科学任务。

  项目科学家格洛岑格表示:“在官方合约到期之后,我们基本就等于是在靠借来的时间进行工作。”

  然而那时候预计好奇号才只是爬到了夏普山的半山腰而已,因此科学组希望宇航局能网开一面,给好奇号充分的支持经费,让它得以继续自己的探险之旅。

  过去执行的火星车计划已经充分证明了它们质量的可靠性。好奇号的前辈——美国宇航局的勇气号和机遇号火星车的原定设计使用寿命仅有3个月,但是最终勇气号在火星上勤奋工作了6年之后才最终停下脚步,而它的孪生姊妹机遇号直到几乎8年之后的今天仍然在这颗红色星球的表面到处游荡考察。

  因此只要条件允许,控制人员都希望能让好奇号登上山顶,科学家们急切地想要寻求有关火星水源之争问题的最终解决。对这一地区的考察将让科学家们了解这一问题的答案:为何火星会从过去温暖湿润的环境变成今天这样寒冷干燥?这一问题目前仍然有待进一步的回答。

  根据任务设计,好奇号的目的是寻找火星上的宜居环境,因此即便它没有找到任何有机质,对于科学家们而言仍然将是有价值的。

  在地球上,生命的演化时刻受到环境的制约和影响。如果生命从未在火星萌发,将这两颗相似却又命运迥异的行星进行比较,将对加深我们对生活其中的生物圈的认识产生极大的裨益。

  格洛岑格提到了进化生物学家史蒂芬·戈尔德(Stephen Jay Gould)的一个思想实验:如果你能将地球生命进化的历史胶带卸下,倒带并重新来过,其中究竟会有多少将是无可避免要发生的?又有多少部分是由一些历史偶发事件所决定的?

  格洛岑格说:“飞向火星就像是你重新更改这盘生命演化的带子,你可以借此一睹一颗类地行星早期的演化史,它和地球真的很像。”(晨风)

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