火星車（下）

◎充滿“好奇”的核動(dòng)力“航母”

每天清晨，你一覺起來(lái)，登錄好奇號(hào)的官網(wǎng)，就可以收到它發(fā)布的火星氣象報(bào)告，告訴你此刻蓋爾環(huán)形山內(nèi)的溫度、氣壓、風(fēng)速等氣象參數(shù)，以及當(dāng)?shù)氐奶?yáng)升起時(shí)刻和降落時(shí)刻，這些數(shù)據(jù)就是火星車上的火星氣象臺(tái)實(shí)地測(cè)量得到的。

好奇號(hào)的名字，是一位華裔小學(xué)生馬天琪給它取的。現(xiàn)在，好奇號(hào)還在工作，但當(dāng)年的小女孩已經(jīng)長(zhǎng)大成人，于2019年大學(xué)畢業(yè)。

好奇號(hào)是第3代火星車，更重、更大，功能也更強(qiáng)大。它的外形大小與一輛私人轎車差不多，重約900千克，相當(dāng)于勇氣號(hào)或機(jī)遇號(hào)的5倍。因?yàn)樘痔?，所以不能像?代火星車那樣，用胺全氣囊彈跳的方式登陸。為此，好奇號(hào)研發(fā)了一種全新的登陸方式——空中吊車?？罩械踯嚺c好奇號(hào)合體，進(jìn)人火星大氣。當(dāng)離地面高度還有1600米時(shí)，空中吊車開始啟動(dòng)，與降落傘脫離，8臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火反推減速。當(dāng)離地面高度只有20米時(shí)，空中吊車在空中懸停，釋放出l根纜繩，吊著火星車，緩緩降落到火星表面。一旦感知火星已經(jīng)接觸地面，空中吊車主動(dòng)割斷纜繩，飛到他處，自殺式墜毀。這種登陸方式，不僅可以把更重的設(shè)備運(yùn)送到火星表面，相比用氣囊著陸的方式，火星車受到的沖擊更緩和。

好奇號(hào)沒(méi)有太陽(yáng)能電池板，是第l輛沒(méi)有“翅膀”的火星車，它采用同位素溫差發(fā)電機(jī)，通過(guò)放射性元素的衰變進(jìn)行發(fā)電。由于不再受到太陽(yáng)光的約束，登陸點(diǎn)的選擇范圍更寬，只要在火星南北緯60°以內(nèi)，海拔1千米以上的區(qū)域都可以選擇。

好奇號(hào)的設(shè)計(jì)壽命為2年，但自2012年8月登陸至今，始終狀態(tài)良好，是唯一仍在正常運(yùn)行的火星車。雖然，好奇號(hào)走得很慢，最快的時(shí)候也不到l厘米/秒。但經(jīng)過(guò)長(zhǎng)途跋涉，目前已經(jīng)行駛了22千米。

好奇號(hào)是火星車的昵稱，實(shí)際上，它還有一個(gè)正式名稱——火星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室。這是因?yàn)?，火星車上配備?臺(tái)科學(xué)儀器和1個(gè)火星環(huán)境探測(cè)包，光是相機(jī)就有3臺(tái)。它的機(jī)械臂功能強(qiáng)大，能抓、能鏟、能鉆探，還能研磨、篩選，把研磨后的樣品轉(zhuǎn)移到測(cè)試盒，添加化學(xué)試劑，進(jìn)行加熱，測(cè)量光譜數(shù)據(jù)，得到顯微圖像。因此，地球上普通巖礦實(shí)驗(yàn)室能完成的常規(guī)分析任務(wù)，好奇號(hào)都能獨(dú)立完成，就像把一個(gè)功能完整的實(shí)驗(yàn)室，搬到了火星，上。

在第40個(gè)火星日，好奇號(hào)發(fā)現(xiàn)了l片鵝卵石，根據(jù)石頭的大小和圓度，科學(xué)家推算出這條河流的河水深度和流速，他們推測(cè)，這些鵝卵石原本并不在這里，而是被水流搬運(yùn)過(guò)來(lái)的。在考察過(guò)程中，好奇號(hào)發(fā)現(xiàn)，蓋爾環(huán)形山內(nèi)曾經(jīng)的湖泊是一個(gè)淡水湖，在酸堿度為中性的淡水環(huán)境中，顯然更適合生命的誕生。

另一項(xiàng)與生命有關(guān)的發(fā)現(xiàn)，是好奇號(hào)檢測(cè)到了火星大氣中的甲烷，雖然含量不算高，但這些數(shù)據(jù)如果是在地球上得到的，科學(xué)家就可以宣布火星，上發(fā)現(xiàn)了生命;但在火星上，他們還需要更多的證據(jù)。好奇號(hào)上的樣品分析儀在土壤中檢測(cè)到多種不同的有機(jī)物，但目前并不知道這些有機(jī)物是哪里來(lái)的。這是因?yàn)?，除了生命活?dòng)會(huì)產(chǎn)生有機(jī)物，還有許多有機(jī)物隨著隕石和宇宙塵降落到火星上。

好奇號(hào)，這輛充滿好奇的核動(dòng)力“航母”，仍然執(zhí)著向前，它的探索使命仍未終結(jié)。未來(lái)，它還會(huì)帶給我們哪些激動(dòng)人心的發(fā)現(xiàn)呢？

◎火星2020：大幕將啟

作為一位地球化學(xué)專業(yè)的畢業(yè)生，我相信，再多的遙感探測(cè)，都比不上1克火星巖石能夠帶給我們的信息。早在20年前，美國(guó)宇航局就已經(jīng)計(jì)劃于2007年發(fā)射1輛火星車，采集巖石樣品送回地球，但這談何容易，不僅要掌握精確著陸的技術(shù)，還要花費(fèi)巨資。美國(guó)宇航局每年從國(guó)會(huì)那里獲得的經(jīng)費(fèi)預(yù)算是有限的，拿去買醬油的錢多了，用來(lái)買酒的錢自然就會(huì)變少。宇宙這么大，值得探測(cè)的目標(biāo)一抓一大把，月球、術(shù)星、木星的衛(wèi)星、土星、土星的衛(wèi)星，還有無(wú)數(shù)的小行星和彗星，你說(shuō)哪個(gè)不重要？所以，當(dāng)年從火星上采樣的計(jì)劃只能被擱置起來(lái)。

2020年夏天，是每隔26個(gè)月1次的火星探測(cè)發(fā)射窗口，將有多個(gè)探測(cè)器奔赴火星。

美國(guó)宇航局自然不會(huì)錯(cuò)過(guò)，他們計(jì)劃啟用另一臺(tái)空中吊車，攜帶另一輛火星車登陸火星。鴕前主要用來(lái)找水的火星車不同的是，這輛火星車的探測(cè)重點(diǎn)，是尋找那些與生命有關(guān)的標(biāo)志物，回答火星，上究竟是否有過(guò)生命?；鹦擒囘€將攜帶43根樣品管，將采集巖石和土壤樣品并妥善封裝，待幾年之后的下一次火星任務(wù)中帶回地球。2020年3月5嚇午，美國(guó)宇航局宣布，13歲的7年級(jí)學(xué)生亞歷山大.馬修的提名被采納，這輛火星車被命名為“毅力號(hào)”（Perseverance）。而在這之前，它一直被稱為“2020火星車”。大家都希望這輛新的火星車能夠攻堅(jiān)克難，工作更長(zhǎng)時(shí)間，行駛更遠(yuǎn)的距離。

在航天任務(wù)中，歐洲既跟美國(guó)合作，也跟中國(guó)和俄羅斯合作。2016年，歐洲和俄羅斯已經(jīng)合作過(guò)一次火星任務(wù)，雖然成功把軌道器送入環(huán)繞火星的軌道，但一同奔赴火星的著陸器“斯基亞帕雷利號(hào)”（Schiaparelli，以紀(jì)念19世紀(jì)在火星觀測(cè)中作出重要成就的意大利天文學(xué)家）最終墜毀。2020年，歐俄雙方計(jì)劃再次合作，由俄羅斯研制著陸器，歐洲空間局研制火星車，二者合體前往火星。這輛采用太陽(yáng)能發(fā)電的火星車，將鉆人地下2米深處，進(jìn)行采樣分析。科學(xué)家相信，地下2米深處的環(huán)境，可以屏蔽火星表面的嚴(yán)酷環(huán)境，那里或許還保留著遠(yuǎn)古時(shí)代形成的微生物。那時(shí)的火星，曾經(jīng)有濃密的大氣層，也曾經(jīng)溫暖濕潤(rùn)。然而，2020年3月12日，歐空局和俄羅斯宇航局突然宣布，任務(wù)推遲2年，這一次，他們都“甩鍋”給了新冠疫情。

每年的4月24日，是“中國(guó)航天日”。2020年，中國(guó)將首次開啟行星探測(cè)的大幕，踏出自主探測(cè)火星的第1步。中國(guó)是火星探測(cè)的后來(lái)者，但后來(lái)不代表落后。在首次火星探測(cè)中，中國(guó)科學(xué)家和航天工程師既要慎之又慎，確保任務(wù)成功，又要有創(chuàng)新和突破，回應(yīng)公眾對(duì)科技進(jìn)步的期待。我國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)將綜合采用環(huán)繞、著陸、巡視探測(cè)3種方式。既有軌道器環(huán)繞火星，又有著陸器登陸火星，還有火星車巡視火星表面。計(jì)劃經(jīng)過(guò)半年多的飛行，于2021年登陸火星。其他國(guó)家要通過(guò)2～3次任務(wù)才能實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，我們要1次實(shí)現(xiàn)。這種組合探測(cè)，技術(shù)更復(fù)雜，任務(wù)難度更大。

中國(guó)火星車搭載了多臺(tái)科學(xué)儀器，探測(cè)著陸區(qū)的流水地貌、火山地貌、風(fēng)蝕地貌、撞擊坑地貌，分析表面物質(zhì)的成分，并測(cè)量氣象參數(shù)，探測(cè)地下結(jié)構(gòu)。相機(jī)是每一輛火星車必備的，目的是對(duì)著陸區(qū)進(jìn)行拍照。由于行駛速度較慢，所以目的地的選擇十分慎重?；鹦擒噷膸资组_外，發(fā)射一束激光打到巖石表面，通過(guò)測(cè)量揮發(fā)物的光譜，分析巖石的成分。從中發(fā)現(xiàn)有價(jià)值的探測(cè)目標(biāo)，然后才會(huì)前往探測(cè)。

火星，上這輛源自中國(guó)的小車，承載了中國(guó)人對(duì)紅色星球的夢(mèng)想，它將讓中國(guó)人從火星探測(cè)看臺(tái)上的觀眾，成為航天競(jìng)技場(chǎng)上的一位選手。

鄭永春，博士，中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)研究員，中國(guó)科普作家協(xié)會(huì)副理事長(zhǎng)，青年科學(xué)家社會(huì)責(zé)在聯(lián)盟理事長(zhǎng)，“科普中國(guó)”形象大便。