美航空航天局核动力火星车将着陆火星表面
发布时间：2012-7-29 18:13
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在未来几天，美国国家航空航天局的新一代“好奇”号核动力火星车将着陆火星表面，将进入陌生的外星环境。该探测器被科学家形象地称为“地质学家”火星车，它有六条腿和一只手臂，虽然它没有真正意义上的“脚”，而是以金属车轮取而代之，它的大脑存在于庞大的腹部中，这里不仅是控制中枢，也是分析火星岩石中隐藏信息的实验室，它的食物为“钚”，由放射性同位素热电机提供动力。
一．美国国家航空航天局打造最先进的“好奇”号核动力火星车 尽管在某种意义上“地质学家”火星车是“独臂”的，重达一吨多，好奇号火星科学实验室是目前人类发射至另一个星球的最先进机器。如果一切按计划进行，“好奇”号火星车将在8月5日登陆火星表面，并在未来几天开始曲折漫长的火星之旅。负责“好奇”号火星车的眼睛和耳朵传感器、相机控制的科学家达到了350人左右，火星车的目标是爬上将近3英里的火星山脉和收集生命存在的证据，在火星过去温暖、潮湿的时期是否存在生命，以及现在的火星是否具有维持生命的条件呢？这些问题长期困扰着科学家们。 二．“好奇”号火星车复杂而庞大的探测设备 对此，工程师为“好奇”号火星车设计了十大探测设备，用来解答这些问题。比如火星车上配备了激光探测器，可探测岩石的成分；高分辨率相机可将拍摄到的火星表面图像视频通过火星轨道上的奥德赛探测器中继平台传回地球；机械臂甚至可以钻探火星岩石寻找特殊的有机化合物，这些物质被认为是生命进程开始所必须的。 根据位于拉肯亚达市与帕萨迪纳市之间的美国国家航空航天局喷气推进实验室的科学家、迈克尔•沃特金斯（Michael Watkins）介绍：“这是一个令人兴奋的机器。”而负责该任务科学仪器载荷的科学家杰夫•西蒙兹（Jeff Simmonds）认为这是一个真正的‘地质学家’降落在火星表面，地面控制中心的火星地质专家将通过远程遥控操作火星车。喷气推进实验室也是“好奇”号火星车设计建造机构。 三．“好奇”号火星车的降落方式十分复杂，有研究人员认为可能会出现差错 “好奇”号火星车也被称为火星科学实验室，这是美国国家航空航天局的官方名称，是成千上万名科学家和工程师历时七年多的研究成果。初看之下，“好奇”这个名称来源于一个堪萨斯州的六年级女孩，在一次征集命名的活动中脱颖而出，仅从这个名字上似乎看不到关于“地质学家”的形象。火星车除了配备各种传感器和视觉设备外，还用专业的勘察火星地质的工具，包括石锤、手持式放大镜和若干个不同位置的“眼睛”，小型勘察工具等，如果在地球上这将是一个小型实验室。 四．美国国家航空航天局“索杰纳”小型火星车 早在1997年，美国国家航空航天局发射的“火星探路者”号探测器抵达火星，成功降落火星表面后，将一台小型火星车“索杰纳”释放，这辆仅23磅重的火星车在火星表面上旅行了325英尺，大约为90多米的距离，并没有完全离开着陆地点。但“好奇”号火星车的旅程预计超过12英里，可使得它在盖尔撞击坑中自由移动，并爬上撞击坑中的山脉，工作时间为一个火星年，即687个地球日，对多层火星岩石进行取样调查。而在2004年，重达400磅的火星车勇气号和机遇号降落火星表面，虽然理论上这两台姊妹火星车最高时速为150码，但好奇号火星车却可以更好地在粗糙的火星地形上前进。 五．火星探测漫游者与“索杰纳”火星车 科学仪器载荷的科学家杰夫•西蒙兹认为勇气号和机遇号姊妹火星车由于体积相对较小，遇到较大岩石将是一个非常危险的障碍，但好奇号有着更大的体积，可以在更复杂的火星表面上行驶。勇气号和机遇号火星车的任务也较为简单，即发现火星上存在水的证据，现在这个问题已经被解决，随着而来的一系列问题将更为复杂。 好奇号火星科学实验室是一个令人印象深刻的机器，外观上看高度为7英尺，宽度为9英尺，长度达到了10英尺，其主体设计搭载了前置摄像机，复杂的电线缠绕在金属外壳上，前段配备了功能齐全的机械臂：可收集火星土壤样本，对火星岩石进行钻探，有一个专门的微型仪器分析岩石的结构，对岩石中的化学物质进行“品尝”。 六．放射性同位素热电机钚衰变产生的能量可为火星车提供充足电力 由于好奇号火星科学实验室将使用数台高能耗的仪器，往往会有多台仪器同时开机运行，因此不能依靠太阳能发电作为火星车的主要能源，与前几辆火星车不同的是，好奇号火星车将使用放射性同位素热电机，通过放射性的钚衰变产生的能量作为火星车的主要能源，为电池提供110瓦特源源不断的电力。尽管好奇号火星车体积较大，但火星车上的所有设备都设计成最简约的版本，尽可能地轻便。 七．火星车机械臂相机采集样本可与依附在边上的标准物体进行参照对比 如同一位真正的地质学家一样，火星车的顶部配备了一台彩色摄像机，如同好奇号火星车的头部和颈部，可将拍摄的火星地貌图像和视频传回地球。其中一部摄像机可扫描近距离的火星表面，主要用途为对岩石、土壤和可能存在的霜进行拍摄。对于火星岩石的探测，好奇号如同地质学家那样配备了手持式放大镜，可将岩石镜头放大，该设备位于长长的机械臂前段，并赋予了拍照功能，可对仅12.5微米大的岩石进行勘察。此外，该相机还具有紫外线照射功能，探测岩石中的碳酸盐和其他矿物沉积物，这些物质被认为通过流水作用产生。 八．好奇号火星车机械臂与顶置相机特写镜头 一般地质学家们在考察岩石时会抽出一个锤子对岩石进行分析，好奇号火星车则是通过钻探获取岩石物质，由于现在还不可能将岩石样本带回地球上分析，所以科学家将好奇号火星车内部打造一个多功能实验室，可以现场对火星岩石成分进行分析，与地球上的分析实验室相当。其中有一台设备结合三种探测功能：质谱仪、气相色谱仪以及激光光谱仪。科学家们希望这些仪器能寻找到火星岩石中隐藏的碳、氮、氢和氧元素，它们被认为是生命活动的必须元素。 其他试验设备还有X射线仪等，有助于确定火星岩石中是否存在有机物质。美国国家航空航天局喷气推进实验室科学家、机遇号火星车的任务专家马特•戈隆贝克（Matt Golombek）介绍：“如果我们可以识别岩石中的矿物成分，就知道岩石的形成年代，好奇号配备的激光探测器可在23英尺远的地方对岩石进行分析。”此外，好奇号火星车也将测量火星伽马射线、高能粒子和其他粒子在这颗红色星球上的存在情况，评估是否对登陆火星的未来宇航员构成威胁。 文/腾讯科技 |
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