目标火星!NASA 的「毅力号」有架无人机相随

摘要

「我们要做的事情和阿波罗登月一样复杂」,欧洲航天局的 David Parker 说。

北京时间 7 月 30 日 19:50,美国 NASA 当下最先进的火星探测车「毅力号」(Perseverance)在佛罗里达州卡纳维拉尔角,由宇宙神 5 号运载火箭发射升空。「我们一起,向火星进发。」毅力号在自己的 Twitter 上写道。

毅力号还得花七个月的时间,才能抵达火星,预计于 2021 年 2 月 18 日,在火星上的杰泽罗(Jezero)陨石坑着陆。这个陨石坑是一个距今约 35 亿年的古老湖泊的遗迹,宽约 45 公里,科学家们认为这里可能是寻找古代生命迹象的最佳地点之一。

杰泽罗(Jezero)陨石坑|NASA

抵达后,火星车将在为期至少一个火星年(约 689 个地球日)的任务期间,搜寻古代微生物生命的迹象,描述气候和地质特征,并为将来返回地球收集样本。

非常有意思的是,本次发射,除了毅力号之外,还搭载了一架小型火星直升机,能够对火星车着陆区域附近进行空中侦查。一旦成功,将成为首架在其他行星上飞行的可控飞行器。


火星上的自动驾驶汽车

NASA 在火星上成功登陆的第一台火星车是 1997 年的「索杰纳号」(Sojourner),大概只有微波炉那么大。之后,美国又将「勇气号」和「机遇号」送往火星,这两台高尔夫球车大小的双胞胎火星车在 2004 年发现火星在变成冰冻沙漠之前曾有水存在的证据。


到了 2012 年,「好奇号」开始执行任务,它和汽车差不多大。它发现,盖尔陨石坑(Gale Crater)在数十亿年前曾是一个湖泊,那里的环境也许可以支持微生物存活。

而刚刚顺利升空的毅力号,就是在好奇号的基础上进行改进的。「由于当初制造好奇号剩余的备用零件都还在,所以才能在 NASA 微薄的预算里推动这个任务。」NASA 的科学副署长 John M. Grunsfeld 说道。但毅力号配备了更强大的相机系统,和专门的地形绘制与导航电脑,这使得它能更自由地决定路线和前进方式。因此,毅力号被 NASA 喷气推进实验室的机器人系统工程师 Philip Twu 称为「火星自动驾驶汽车」。与地球上的人一样,毅力号使用一系列将数据反馈给机器视觉算法的传感器进行导航。

毅力号火星车配备了七大科学仪器,23 颗相机,2 个麦克风和一个钻。所有这些更新,让毅力号一天能平均行进 200 公尺左右的距离,与目前探测车的单日行进距离纪录,由机遇号所创下的一日 210 公尺相当。可以说,它从一开始就是以长途旅行为前提设计的探测车了。


火星上的首架人类直升机

在本次火星任务中,NASA 还给毅力号配了一台火星无人机。这架名为「机智号」(Ingenuity)小直升机重仅为 1.8 公斤,高 0.5 米。因为火星的大气稀薄,密度只有地球大气的 1%。所以,机智号被设计成这样:4 个特制的碳纤维螺旋桨排列成两个 1.2 米长的反向旋转的转子,转速大约 2400 转——大约是标准的地球直升机转速的 8 倍。

Ingenuity|NASA

机智号将通过火星车进行通信,然后火星车与轨道飞行器进行通信,轨道飞行器又与地球进行通信。

本次火星直升机项目主要是为了进行技术验证,并没有被赋予太多任务使命。火星直升机比轨道上的人造卫星分辨率更高,而且比火星车更加灵活,机动性更强。一旦飞行成功,将为未来火星探测增加了全新的方式。

「你可以说,我们要做的事情和阿波罗登月一样复杂——当你想到所涉及的机器人技术的复杂性时,」Esa(欧洲航天局)的人类和机器人探索总监 David Parker 告诉 BBC News,「而这也将是在将人类送上火星的道路上,再次向前迈出的一步……在这次任务中,多个飞行器必须发射、降落、再发射、在轨道上会合并返回地球。」

NASA 和 Esa 估计,将火星上的样本送回地球的总成本,至少将达到 70 亿美元,其中,毅力号的成本为 27 亿美元。

本次 Mars 2020 任务从属于一项更大的航天计划,该计划还包括对登月飞行任务,为人类探索更遥远的火星做好准备。到 2024 年,NASA 将负责让人类宇航员重返月球表面;到 2028 年,NASA 还将通过阿尔忒弥斯(Artemis)月球探测计划,让人类在月球之上和周围建立持续的存在。科技政策研究所(The Science and Technology Policy Institute)去年曾表示,美国最早可在 2037 年实现发射载人火星任务,耗资将超过 1200 亿美元。

登陆另一颗行星、寻找古代生命的迹象、收集样本,每一项任务都将非常困难。这些挑战正是 NASA 在「为火星车命名」竞赛中从 28000 个候选名字中选择「毅力」这个名字的原因。


题图:NASA

责编:于本一

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