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【环球科学】NASA“毅力”号发射升空！降落地点可能出现过火星生命环球科学2020-07-30 20:56:010阅

【环球科学】NASA“毅力”号发射升空！降落地点可能出现过火星生命环球科学2020-07-30 20:56:010阅
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图1/62020年火星季的最后一位参与者也已入局 。 北京时间今天19时50分 ， 在佛罗里达州的卡纳维拉尔角空军基地 ， NASA“毅力”号（Perseverance）火星车搭乘阿特拉斯-5型运载火箭发射升空 ， 成为继阿联酋的“希望”号火星探测器和中国的“天问一号”之后 ， 又一个即将造访火星的探测器 。 按照计划 ， “毅力”号将于2021年2月18日在火星的杰泽罗陨石坑 （Jezero crater）降落 。
美国从20世纪60年代 ， 就开始了火星探测任务 。 截止目前 ， NASA的探测器已8次成功登陆火星 。 这次发射的毅力号更是被寄予厚望 。 这次探测任务共耗资24亿美元 ， 在承接美国此前的火星探测任务（检测火星上的水、有机物等）的同时 ， 毅力号也将搜寻火星上生命存在或曾经存在的证据 ， 并将储存样本 ， 等待搭乘未来的火星探测器返回地球 。 此外 ， 毅力号火星车的腹部首次携带了“机智”号火星直升机 。 如果机智号能在火星稀薄的大气中起飞 ， 这也意味着人类将首次实现飞行器在其他星球的受控飞行 。
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图2/6杰泽罗陨石坑（Jezero Crater）。 图片由美国火星勘测轨道探测器拍摄 。降落与探测任务
此次毅力号火星车的登陆位点为杰泽罗陨石坑 ， 而探测器在火星上准确软着陆一直都十分困难 。 此前 ， “好奇”号火星车在进入、下降和着陆（entry ， descent and landing ， 简称EDL）的过程就经历了“恐怖7分钟” 。 在这次毅力号的着陆过程中 ， 科学家采取最精密的火星地图和多项全新的EDL技术 ， 来规避该过程中的危险 。
利用火星勘测轨道探测器拍摄的图像 ， 美国地质调查局的科学家已经绘制出了两幅地图：一幅精确标出了杰泽罗陨石坑中着陆点周围的危险区域（分辨率为每像素25厘米）；另一幅则是传统的地表结构图（分辨率为每像素6米） ， 前者在此次毅力号降落过程中将作为主导地图 。
【【环球科学】NASA“毅力”号发射升空！降落地点可能出现过火星生命环球科学2020-07-30 20:56:010阅】在绕火星飞行时 ， 飞行器将会拍摄登陆点的照片、测量与火星的距离 ， 并将结果传给毅力号 。 在降落至火星的过程中 ， 毅力号会快速拍照 ， 通过距离触发技术（Range Trigger） ， 评估与火星地面的距离 ， 从而确定打开降落伞的时间 。
随后 ， 毅力号将通过另一项“地形相对导航”技术（Terrain-Relative Navigation ， 简称TRN） ， 通过拍照将地形与保存的地图进行比较 ， 确定降落点周围的环境 ， 并躲开降落过程中可能遇到的陡坡和大型岩石 。
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图3/6毅力号上携带的科学装置概念图 。 图片来源：NASA/JPL-Caltech毅力号准确降落后 ， 将利用机械臂收集杰泽罗陨石坑中的岩石样本 。 杰泽罗陨石坑的直径为45千米 ， 位于火星北半球伊希地平原的西部边缘 。 根据此前的观测数据 ， 科学家认为大约在35亿年前 ， 杰泽罗陨石坑曾经被水覆盖 ， 形成一个湖泊 。 还有一些证据显示 ， 湖水携带有杰泽罗陨石坑周围区域的沉积矿物质 ， 形成了一个古河流三角洲 ， 而这里可能曾有一些微生物生存 。
毅力号携带了火星环境动力学分析器（MEDA）、X射线岩石化学行星仪（PIXL）和拉曼和荧光光谱仪（SHERLOC） ， 这些仪器将帮助毅力号分析火星表面岩石、土壤的物理化学特征 ， 寻找生命的遗迹 ， 了解火星地质以及大气环境 。
此外 ， 相比于此前的火星任务 ， 毅力号收集的样本将有望返回地球 ， 供科学家研究 。 毅力号共搭载43个样本管 ， 每一根样本管能装约15克的岩心样本 。 NASA希望在2026年启动收集任务 ， 收集大约0.45千克重的样本 。 这些样本可能最早于2031年由NASA和欧洲航天局联合太空任务带回地球 。 而利用这些样本 ， 科学家将能分析这个区域的形成和演化过程 ， 搜寻生命可能的存在痕迹 。
机智号火星直升机
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图4/6机智号火星直升机 。 图片来源：NASA此次火星探测项目的一大亮点是 ， 机智号火星直升机将成首个在其他星球上飞行的飞行器 。 在登陆火星数月后 ， 机智号将从毅力号的腹部卸下 ， 在火星表面进行首次飞行试验 ， 其飞行过程将被毅力号记录下来 。 若机智号能在真实的火星环境中试飞成功 ， 将能指导后续的火星直升机研发 。 这些直升机将能在未来的探测任务中担任辅助角色 ， 例如作为机器人侦察员 ， 从上方勘测地形或作为独立科学飞行器来携带仪器 。
机智号作为首次尝试 ， 其研发过程面临诸多挑战 。 首先 ， 由于火星的大气层密度仅地球大气的1% ， 极其稀薄 ， 很难为直升机足够升力 。 其次 ， 其降落在杰泽罗陨石坑的时间为2月份 ， 此时该地区的气温极其寒冷 ， 夜晚温度接近-90℃ 。


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