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2010年,英國(guó)科學(xué)家設(shè)計(jì)出一款新型核動(dòng)力跳躍式火星車,它每次能跳0.5英里(約合800米)遠(yuǎn),用以對(duì)這顆紅色行星的表面展開探索。 在為期6年的任務(wù)期間,它可以行進(jìn)400英里(約合645公里),遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)美宇航局的“勇氣”號(hào)火星探測(cè)器。后者7年間僅在火星表面漫游15英里(約合24公里)。這款創(chuàng)新性火星車可吸收火星大氣中的二氧化碳,接著像火箭一樣,將二氧化碳?jí)嚎s為燃料驅(qū)動(dòng)其前行。它每次充電需要一周時(shí)間,將會(huì)對(duì)火星表面和地下的物理與化學(xué)特征進(jìn)行勘測(cè)。
英國(guó)萊斯特大學(xué)研究人員在英國(guó)《皇家學(xué)會(huì)學(xué)報(bào):A輯》雜志上詳細(xì)介紹了他們的設(shè)計(jì)。“這款火星車的核心是放射性同位素?zé)嵩础_@個(gè)熱源將有兩種用途。一種是熱源將熱能傳輸給推進(jìn)劑(燃料),令火星車加速行駛。燃料是從富含二氧化碳的火星大氣中搜集而來(lái)。所以,要想加燃料,每跳一次以后,熱源會(huì)轉(zhuǎn)換為電力生成模式。電力會(huì)驅(qū)動(dòng)一臺(tái)壓縮機(jī),從火星大氣中搜集二氧化碳,壓縮到燃料箱。
跳躍式火星車可以令科學(xué)家對(duì)以前難以到達(dá)的區(qū)域進(jìn)行勘測(cè),比如多巖石地形,或常見于隕石坑的陡峭斜坡。如此一來(lái),科學(xué)家就能揭開火星過(guò)去是否更濕潤(rùn)的謎團(tuán),甚至于證實(shí)火星環(huán)境是否支持生命。
鑒于火星是太陽(yáng)系中表面環(huán)境與地球最接近的天體,很多人認(rèn)為,火星上可能有“火星人”,至少有生物。這些猜測(cè)使人類對(duì)火星的興趣進(jìn)一步提高。因此,航天技術(shù)發(fā)展起來(lái)后,(前)蘇聯(lián)和美國(guó)都開始發(fā)射火星探測(cè)器。1962年11月前蘇聯(lián)向火星發(fā)射*火星探測(cè)器“火星1號(hào)”。此后的30多年,人類共向火星發(fā)射了30多個(gè)探測(cè)器。即有環(huán)繞火星飛行的軌道探測(cè)器,也有登陸火星的探測(cè)器。
這些探測(cè)器給人類帶來(lái)很多信息,尤其是基本否定了火星上有生物的可能。但還是有人認(rèn)為,火星上也許只有局部地區(qū)有少量低等生物,固定的探測(cè)器無(wú)法找到;同時(shí)人類也想進(jìn)一步了解火星更多地區(qū)的情況,火星漫游車應(yīng)運(yùn)而生。
1997年發(fā)射的火星探路者號(hào)探測(cè)器*次釋放了火星漫游車索杰納號(hào)。但它僅有微波爐大小,重約10kg,不能離開固定的探測(cè)器(火星探路者號(hào))太遠(yuǎn)。
2003年美國(guó)航空航天局(NASA)又開始了新的計(jì)劃,發(fā)射“雙胞胎”火星漫游車。這兩車火星漫游車的官方正式名稱為火星探測(cè)漫游者,代號(hào)MER(英文縮寫),兩車分別代號(hào)MER-A和MER-B。
2002年11月4日,美國(guó)航空航天局宣布與著名玩具公司樂(lè)高協(xié)作,舉行“為火星漫游車命名”的競(jìng)賽。據(jù)悉,共有近萬(wàn)人參加了這項(xiàng)活動(dòng)。美國(guó)亞利桑那州的9歲女孩,索菲·科利斯最終脫穎而出,成為優(yōu)勝者。兩車分別命名為勇氣號(hào)和機(jī)遇號(hào)。
1999年1月:“火星極地著陸者”號(hào)發(fā)射,當(dāng)年12月在火星南極降落過(guò)程中,著陸器以及攜帶的兩個(gè)小型探測(cè)器與地球失去聯(lián)系。
2001年4月:“奧德賽”號(hào)探測(cè)器發(fā)射,當(dāng)年10月抵達(dá)繞火星軌道,并一直工作至今。
2003年:“勇氣”號(hào)和“機(jī)遇”號(hào)火星車分別于6月和7月發(fā)射升空,前者目前(2011年)已與地面失去聯(lián)系,后者仍在超期服役。
2005年8月:“火星勘測(cè)軌道飛行器”升空,2006年3月進(jìn)入繞火星軌道,目前(2011年)仍在火星軌道上探測(cè)。
2007年8月4日:“鳳凰”號(hào)火星著陸探測(cè)器升空。它于2008年5月25日成功降落在火星北極附近區(qū)域,目前(2011年)已與地面失去聯(lián)系。
2011年11月26日,美國(guó)“好奇”號(hào)火星車從佛羅里達(dá)州卡納維拉爾角空軍基地發(fā)射升空,這個(gè)探測(cè)器主要用于探索火星過(guò)去或現(xiàn)在是否存在適宜生命生存的環(huán)境。
索杰納號(hào)1997年7月4日,美國(guó)“火星探路者”飛抵火星考察。“火星探路者”上執(zhí)行火星探測(cè)使命的索杰納火星車是一個(gè)有6個(gè)輪子的小機(jī)器人。
它主要探測(cè)和分析大量巖石和土壤的化學(xué)組成,所配的儀器為一臺(tái)阿爾法質(zhì)子X射線光譜儀。索杰納火星車前部有兩臺(tái)黑白照相機(jī),后部裝有一臺(tái)彩色照相機(jī).可對(duì)附近目標(biāo)拍攝特寫鏡頭,其上還有一個(gè)調(diào)制解調(diào)器,所獲得的探測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)該裝置傳到著陸器上,再由著陸器傳回地面控制中心。
“火星探路者”降落在火星上6小時(shí)后,就向地面控制中心發(fā)回了*批彩色照片,其中一幅360度全景照片顯示出火星的地表活像地球上的荒漠,著陸點(diǎn)附近有一些鵝卵石,遠(yuǎn)處依稀可見約300米高的山峰和丘陵。火星巖石主要由石英、長(zhǎng)石和輝石構(gòu)成,這種組成與地球上的巖石非常相似。索杰納火星車在探測(cè)器著陸點(diǎn)附近還發(fā)現(xiàn)了三種類型的土壤,在距著陸點(diǎn)幾千米處發(fā)現(xiàn)一長(zhǎng)形的淺隕石坑,這有可能提供小行星撞擊火星的證據(jù)。
火星車許多火星照片還表明,在探測(cè)器著陸的阿瑞斯平原遠(yuǎn)古時(shí)曾發(fā)生過(guò)特大洪水。從照片上可清楚地看到因受強(qiáng)大洪流沖擊而堆積的鵝卵石和巖石上留下的白色水痕。索杰納火星車對(duì)火星巖石的分析,有利于支持火星上曾有過(guò)生命的論點(diǎn)。
索杰納原來(lái)的設(shè)計(jì)壽命為7天,登陸器為30天以上。然而,索杰納卻工作了3個(gè)月,是原設(shè)計(jì)時(shí)間的12倍多。探路者的主發(fā)射機(jī)直到1997年9月27日才停止工作,它的微型輔助發(fā)射機(jī)直到10月6日仍發(fā)回信號(hào),此后才陷入沉沒之中。之后NASA的科學(xué)家們經(jīng)過(guò)5個(gè)多月滿懷希望的努力,想再與索杰納及探路者取得聯(lián)系,但終于以失敗告終,于是他們把當(dāng)?shù)貢r(shí)間1998年3月11日下午1時(shí)21分作為探路者及索杰納的死亡時(shí)間,這是在它登陸后的第250天。登陸器和火星車的壽命大大超出了科學(xué)家們的期望。
2003年6月10日,勇氣號(hào)發(fā)射成功。2004年美國(guó)東部標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間1月3日勇氣號(hào)登上火星。 勇氣號(hào)長(zhǎng)1.6米、寬2.3米、高1.5米,重174千克。它的“大腦”是一臺(tái)每秒能執(zhí)行約2000萬(wàn)條指令的計(jì)算機(jī),不過(guò)與人類大腦位置不同,計(jì)算機(jī)在火星車身體內(nèi)部。它有自己的大腦、頸、頭、眼睛、手臂,甚至還掌握著與人類地質(zhì)學(xué)家所用工具類似的放大鏡和錘子。所謂“頸”和“頭”是火星車上伸出的一個(gè)桅桿式結(jié)構(gòu),距火星車輪子底部高度約為1.4米,上面裝有一對(duì)可拍攝火星表面彩色照片的全景照相機(jī)作為“眼睛”。兩臺(tái)相機(jī)高度與人眼高度差不多,有了它們,火星車能像站在火星表面的人一樣環(huán)視四周。當(dāng)“勇氣”號(hào)發(fā)現(xiàn)值得探測(cè)的目標(biāo),它會(huì)以6個(gè)輪子當(dāng)腿,運(yùn)動(dòng)至目標(biāo)面前,然后伸“手”進(jìn)行考察。火星車的“手臂”具有與人肩、肘和腕關(guān)節(jié)類似的結(jié)構(gòu),能夠靈活地伸展、彎曲和轉(zhuǎn)動(dòng)。上面帶有多種工具。工具之一是顯微鏡成像儀,能像地質(zhì)學(xué)家手中的放大鏡一樣,以幾百微米的超近距離對(duì)火星巖石紋理進(jìn)行審視。另外還有穆斯鮑爾分光計(jì)和阿爾法粒子X射線分光計(jì),可以用來(lái)進(jìn)一步分析巖石構(gòu)成。還有一個(gè)相當(dāng)于地質(zhì)學(xué)家常用的小錘子的工具,能在火星巖石上打出直徑45毫米、深約5毫米的洞,為研究巖石內(nèi)部提供方便。
機(jī)遇號(hào)作為勇氣號(hào)的“孿生兄弟”,機(jī)遇號(hào)也在2003年6月25號(hào)成功發(fā)射。他與勇氣號(hào)結(jié)構(gòu)相同,任務(wù)也基本相同。
他們的基本任務(wù)是尋找火星上是否存在過(guò)水的證據(jù)。根據(jù)它們各自的發(fā)現(xiàn),科學(xué)家已能就此得出肯定的結(jié)論。在探測(cè)使命延長(zhǎng)后,它們將繼續(xù)在火星上探水。此外,科學(xué)家還為火星車擬定了其它一些新的科研目標(biāo),包括繼續(xù)研究火星大氣、對(duì)繞火星運(yùn)行的探測(cè)器數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)以及研究火星車太陽(yáng)能電池板在塵埃長(zhǎng)時(shí)間沉積情況下特性的變化等。
“好奇”號(hào)火星車以前被稱作“火星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室”,后來(lái)根據(jù)一項(xiàng)大學(xué)生命名競(jìng)賽結(jié)果得到了“好奇”號(hào)這個(gè)名字。是較具技術(shù)挑戰(zhàn)的一個(gè)星際探測(cè)器。它大小與普通小汽車相當(dāng),比“勇氣號(hào)”和“機(jī)遇號(hào)”重5倍之多,過(guò)900千克,長(zhǎng)度約為“勇氣號(hào)”的兩倍。
以核動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的“好奇者號(hào)”攜帶的探測(cè)設(shè)備更多、更先進(jìn),在火星表面的連續(xù)行駛能力更強(qiáng)。它能夠在火星崎嶇的表面行進(jìn)得更遠(yuǎn),其設(shè)計(jì)原件也超出了兩位“前輩”兩倍之多。“好奇者號(hào)”火星探測(cè)器有行駛用的6個(gè)輪子,而在它的立柱上安裝有攝像機(jī),但是與“勇氣”號(hào)和“機(jī)遇”號(hào)不同,它將安裝有一臺(tái)激光器以便蒸發(fā)表面巖石薄層,因此它有可能研究地表下層。MSL同樣也將收集巖石和鹽沉積物進(jìn)行分析,MSL艙內(nèi)將安裝有識(shí)別像蛋白質(zhì)、氨基酸以及其他酸和堿一類有機(jī)物的特殊儀器,這些有機(jī)物有可能是生命活動(dòng)的產(chǎn)物。
用于MSL的核反應(yīng)器由美國(guó)能源部研制,核反應(yīng)器動(dòng)力通過(guò)钚衰變時(shí)獲得,因此火星車動(dòng)力源可以在火星表面上維持一年或一年以上的研究。另外,MSL還安裝有太陽(yáng)能電池,太陽(yáng)能電池有助于整個(gè)使命的完成。
并且“天鶴(Sky-crane)”助降系統(tǒng)也十分先進(jìn)。它還擁有一套進(jìn)入火星大氣層的新系統(tǒng),該系統(tǒng)對(duì)于未來(lái)的火星探測(cè)任務(wù)以及將火星樣品帶回地球而言,同樣至關(guān)重要。
這一探測(cè)器在2009年時(shí)延遲發(fā)射,已直接導(dǎo)致探測(cè)器的花費(fèi)上升了86%,從9.69億美元上升為18億美元。整體費(fèi)用也上升了56%,從16億美元變?yōu)?5億美元。由于地球和火星每?jī)赡瓴艜?huì)出現(xiàn)一次較佳位置,如果這次仍再延誤,下次的發(fā)射時(shí)間將為2013年,額外費(fèi)用又將增加5.7億美元。
直到2011年2月份為止,“好奇者號(hào)”仍存在1200個(gè)亟待解決的問(wèn)題。不過(guò)到2011年3月,“好奇者號(hào)”已開始準(zhǔn)備11月的發(fā)射行動(dòng)。6月22日它還被運(yùn)往位于美國(guó)東部佛羅里達(dá)的肯尼迪航天中心。計(jì)劃于2011年11月25日到12月18日之間發(fā)射。所以由于探測(cè)器的復(fù)雜性,仍有很多人認(rèn)為,直到11月25日,也未必能將一個(gè)完美的探測(cè)器送上火星。
“好奇者號(hào)”探測(cè)器將降落在火星的蓋爾隕石坑中的一個(gè)5000米高地附近的層狀沉積物上。這個(gè)隕石坑位于火星赤道以南,形成于大約3.5億至3.8億年前,面積相當(dāng)于美國(guó)康涅狄格州和羅得島州之和。蓋爾隕石坑內(nèi)中心山丘的層狀物含有黏土和硫酸,著陸點(diǎn)周圍存在沉積物形成的沖積扇區(qū)域,這些物質(zhì)和地貌的形成都與水有關(guān)。
2005年,“勇氣”號(hào)成功地拍下了在火星表面“昂首闊步”的塵暴的錄像。這段錄像讓科學(xué)家獲得一次難得的窺視火星塵暴的機(jī)會(huì)。時(shí)下,一些較為活躍的過(guò)程仍在“修整”火星表面,塵暴正是其中之一。
火星有過(guò)三張“臉”根據(jù)火星車傳回的數(shù)據(jù),科學(xué)家認(rèn)為,火星在經(jīng)歷3個(gè)截然不同的地質(zhì)代過(guò)程中變得日益干燥。如果正如我們猜測(cè)的,火星上確有生命存在,那它們也只能在火星幼年時(shí)期存活下來(lái)。火星原來(lái)是個(gè)“臭球”人類還未入主火星,自然不能在這個(gè)紅色星球上痛痛快快地呼吸一下那里的空氣。但兩個(gè)火星車的發(fā)現(xiàn)提醒人們較好不要那么做,原因在于:它們?cè)诨鹦菐r石內(nèi)部發(fā)現(xiàn)了高濃度的硫磺,這也就是說(shuō),火星就像臭雞蛋一樣發(fā)出臭氣。發(fā)現(xiàn)星外來(lái)客火星上火山爆發(fā)形成的玄武巖在2005年對(duì)火星的探測(cè)過(guò)程中,“機(jī)遇”號(hào)偶然間發(fā)現(xiàn)了一塊籃球大小由鐵和鎳構(gòu)成的巖石。這塊巖石是迄今為止人類在另外一個(gè)星球上發(fā)現(xiàn)的*顆隕石。
火星曾發(fā)生過(guò)強(qiáng)烈火山噴發(fā)“勇氣”號(hào)在它的登陸點(diǎn)古瑟夫隕石坑發(fā)現(xiàn)了玄武巖,這一發(fā)現(xiàn)有力地暗示了該地區(qū)可能是一場(chǎng)火山噴發(fā)的產(chǎn)物——噴發(fā)過(guò)程中,巖漿和水混合在一起。
較后的使命“機(jī)遇”號(hào)的較后使命可能就是對(duì)維多利亞隕石坑的匆匆一瞥。在近兩年的長(zhǎng)途跋涉之后,“機(jī)遇”號(hào)最終到達(dá)維多利亞隕石坑,隨時(shí)可能進(jìn)入坑內(nèi)一探究竟,但由于一場(chǎng)全球性的塵暴威脅到太陽(yáng)能電池板的供電,這項(xiàng)任務(wù)面臨終止的可能性。 “火星2號(hào)”發(fā)射時(shí)間:1971年5月19日
“火星2號(hào)”登陸時(shí)間:1971年11月27日
“火星3號(hào)”發(fā)射時(shí)間:1971年5月28日
“火星3號(hào)”登陸時(shí)間:1971年12月2日
“火星2號(hào)”和“火星3號(hào)”探測(cè)器都是蘇聯(lián)“Marsnik”計(jì)劃的組成部分,它們都成功抵達(dá)火星軌道,并給這顆紅色行星拍攝了大量照片。這兩顆探測(cè)器完全一樣。“火星2號(hào)”和“火星3號(hào)”探測(cè)器包括登陸器,登陸器帶有火星車,名叫“Prop-M”。 每個(gè)火星車通過(guò)一根15米長(zhǎng)的電纜與各自的登陸器連接在一起,通過(guò)這種方法傳輸信息。
兩個(gè)火星車通過(guò)滑雪板“走路”,它們的裝備可以對(duì)火星土樣進(jìn)行分析。然而最終兩個(gè)火星車都與母船失去了聯(lián)系。“火星2號(hào)”號(hào)墜毀在火星上。而“火星3號(hào)”在軟著陸20秒鐘后便停止了工作。它們的前輩――“火星1號(hào)”在前往火星的途中就失敗了。
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