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好奇号登火星7天倒计时:十大设备性能远超前辈

时间:2019-03-22|栏目: 天文 • 物理 |点击:12

    好奇号登火星7天倒计时:十大设备性能远超前辈

    艺术概念图,展示了美国宇航局的“好奇”号火星车。这辆火星车又名“火星科学实验室”号,将于8月登陆火星,寻找生命存在证据

    北京时间7月30日消息,据美国物理学家组织网报道,不久之后,一位特殊的地质学家便将登上火星,开始冒险之旅。它长有6条腿,1条胳膊。它没有脚,利用金属轮移动,厚度只相当于纸板。它的大脑长在肚子里面,能够消化和分析火星岩石样本。它的早餐是钚,用于进行发电。这位地质学家就是美国宇航局最新的火星车“好奇”号。

    充当科学家的眼睛耳朵

    “好奇”号重达1吨,外形好似一只独臂祈祷螳螂。它是迄今为止派往另一颗星球的最先进的机器。如果一切按计划进行,“好奇”号将于8月5日(北京时间8月6日13时31分)在火星表面着陆,几天后踏上勘探之旅。这辆火星车将成为一支由大约350名科学家组成的国际小组的眼睛和耳朵。它将爬上一座3英里(约合4828米)高的高山收集证据,帮助科学家揭开长久以来困扰他们的谜团——在更温暖更湿润的过去,火星上是否曾孕育出生命?现在是否能够支持生命存在。

    “好奇”号装有10个科学仪器,任务就是解答这些疑问。它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。喷气推进实验室的项目工程师迈克尔-瓦特金斯表示:“它是一台令人兴奋的机器。”

    “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。”“好奇”号在喷气推进实验室设计制造。这辆火星车的正式名称为“火星科学实验室”,数百名科学家和工程师历时7年多时间制造。在征集名字活动中,一名6年级女生所起的“好奇”最后脱颖而出。

    乍一看,你无法将“好奇”号与地质学家联系在一起。但如果仔细观察,你就会发现自己大错特错。这辆火星车拥有与人类相似的感觉功能,同时携带了地质学家在野外考察时必备的工具,其中包括钻头、透镜成像仪和几套“眼睛”(视觉系统)。此外,它还安装了一些新奇的设备。在地球上,你只能在实验室看到这些设备的身影。

    性能远超前辈

    1997年,宇航局首次派遣火星车“旅居者”号勘探火星。与这位23磅(约合10公斤)重的老前辈相比,“好奇”号要先进得多。“旅居者”号在火星上总行程只有325英尺(约合100米),所到的最远处距离登陆点也不超过40英尺(约合12米)。“好奇”号的行进距离将超过12英里(约合19公里),进入盖尔陨坑中部,攀爬夏普山,在一个火星年内收集多个岩层的样本。一个火星年相当于687个地球日。

    “好奇”号的重量接近2000磅(约合907公斤),远远超过“机遇”号和“勇气”号,后者的重量为400磅(约合181公斤)左右,于2004年登陆火星。理论上,“机遇”号和“勇气”号的最大时速可超过大约150码(约合每小时137米)。与这两位前辈相比,“好奇”号所要勘察的地带地形更为复杂。西蒙斯表示:“‘好奇’号的体积较大,这是一个非常不利的因素。”

    “机遇”号和“勇气”号的构造相对简单,因为它们的任务是寻找水存在证据。现在,它们已经完成使命,有关火星的更为复杂的问题留给“好奇”号解答。“好奇”号高7英尺(约合2.1米),宽9英尺(约合2.7米),长10英尺(约合3米)。它装有大量摄影机和照相机,粗电缆蜿蜒穿过金属外壳。它的长手臂能够抓握各种工具,例如用于收集土壤样本的铲子,用于钻入岩石的钻头,用于分析微观结构的镜头以及一个可以压在岩石上,品尝里面化学物质的“舌头”。

    由于“好奇”号的仪器能耗较大并且经常同时运转,因此,它不能像前辈一样仅靠太阳能电池板供电。为了满足用电需求,这辆火星车采用核能发电,即利用放射性钚衰变产生的热量发电,可以持续产生110瓦电力。为了尽可能降低重量,“好奇”号的一些装置和设备在设计上均力求简练。

    设备齐全 应有尽有

    与地质学家一样,这辆火星车需要拥有敏锐的眼力。“好奇”号的桅杆上装有两台彩色摄影机,用于拍摄火星地貌的3D彩色画面,而后将画面传给地球。这个桅杆相当于它的脑袋和脖子。其中一台摄影机主要负责扫视远处的地貌,另一台负责近距离观察地貌、岩石、土壤和可能发现的霜。

    地质学家会利用手持放大镜仔细观察岩石和土壤,“好奇”号也是如此,同时设备更为先进。这辆火星车的长臂末端装有一个1.5英寸(约合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紫外线,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。地质学家会利用地质锤敲开样本进行分析,“好奇”号的地质锤是一个钻头。此外,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、气相色谱仪和雷射光谱仪。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,雷射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。

    为人类登火打前站

    “好奇”号的另一个实验装置利用X射线,通过向样本发射X射线观察将产生何种电磁“指纹”。射线从样本反射后能够产生可以辨认的光影信号,进而获取与样本有关的信息。这些测试将帮助确定岩石中的矿物构成,包括可能含有有机化学物的矿物。“机遇”号项目组成员、喷气推进实验室的科学家马特-格洛伯克表示:“地质学家的关注焦点是矿物质。如果能够了解矿物构成,我们就能确定岩石的类型以及如何形成。”

    通过发射激光和分析被命中的尘埃的光信号,“好奇”号能够从23英尺(约合7米)远的位置分析矿物。如果没有得出任何发现,“好奇”号继续前进。这一点非常重要,因为“好奇”号的移动速度非常缓慢。西蒙斯表示,绝大多数任务——例如分析远处的目标,移动手臂以便让仪器对准目标岩石进行分析,而后采集样本——需要历时几天时间。

    为了帮助宇航员实现将人类送上火星的这一终极目标,“好奇”号将测量轰击这颗红色星球的中子、伽马射线、高能离子和其他粒子,这些粒子可能对未来登陆火星的宇航员的安全构成威胁。“好奇”号项目首席工程师罗布-曼宁表示,这辆火星车在距地球数百万公里的火星上执行任务,科学家必须充分信任它的能力。他说:“我们必须信任‘好奇’号,相信它能够完成既定目标。”(秋凌)

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