2020年05月29日 星期五
在火星上奔跑的兄弟们
□ 陈柳岐
中国火星探测车设想图。

    大约每26个月会有一次所谓的“火星冲日”,即太阳、地球和火星位于一条直线上,这是最适合进行火星探测的时间点,因为那时候火星探测器的飞行路线最短,也最省燃料。2020年年中就是“火星冲日”的探测窗口,我国将发射火星探测器,并计划在2021年年中降落在火星。登陆火星后,据航天专家介绍,我们的长期目标是送航天员登陆火星,并先建立月球基地进行科学研究,扩大适合人类生存的场所,积累经验,然后再进行其他深空探测。

    在我们把火星探测器送上火星之前,截至2018年年底,已有8辆火星探测器被送往火星,其中7辆成功登陆,1辆坠毁于火星。这8辆火星探测器分别是:

    火星2号,苏联,1971年11月27日坠毁于火星。火星3号,苏联,1971年12月2日成功登陆,工作了大约20秒就与地球失去了联系。旅居者号,美国,1997年7月4日成功登陆。小猎犬2号,欧盟,2003年12月25日成功登陆。勇气号,美国,2004年1月4日成功登陆。机会号,美国,2004年1月25日成功登陆。好奇号,美国,2012年8月6日成功登陆。洞察号,美国,2018年11月30日成功登陆。

    其中,年龄最小的一个火星探测器兄弟是洞察号,洞察号是一颗用于研究火星行星内部结构的火星无人着陆探测器。它的任务是将一个装载有地震仪及热流侦测器的固定式登陆载具发射到火星表面,这个固定式登陆器SEIS是由法国国家太空研究中心(CNES)生产,并利用德国航空太空中心(DLR)制造的HP3热传感探头来测量火星地质结构的导热,以此研究火星的地质演化。这可以带来对太阳系的类地行星(水星,金星,地球,火星)的新认识。

    2018年5月5日11:05洞察号在美国加州中部的范登堡空军基地成功发射。在2018年11月26日19:52:59,洞察号经过近3亿英里(4.58亿公里)的旅程,成功降落在火星表面的埃律西昂平原上,它将部署地震计与热挖掘探头,并展开无线电科学实验装置,以补充对火星内部结构的研究。

    洞察号在火星上放置了一个固定的着陆器,用来研究其深层内部地质结构,以此探究内太阳系类地行星在40多亿年前的形成过程。形成过程和演变历史。通过探究火星核心、地幔和地壳的大小、厚度、密度和整体结构,以及行星内部热量逸散的速度,洞察号将带我们简单了解内太阳系类地行星的演变过程。类地行星有着类似的形成方式,开始于一个叫吸积的过程。随着原行星尺寸的增加,它的内部受到压力变热,并逐渐发展成为一个包含核心、地幔和地壳的陆地行星。尽管这些类地行星有着类似的形成方式,但每个陆地行星后来的分化过程我们却知之甚少。洞察号的任务是通过测量火星内部构成,了解火星演化并与地球对比,进而探究类地行星演化的异同点。

    洞察号在执行任务期间将探测火星的地震活动,测量来自内部热量的热流率,以此估计火星核心的大小以及核心是液体还是固体,这都将是人类首次获取这类数据。在火星上,洞察号预计每年将探测到10~200个流星爆炸气流,这些气流将提供额外的地震声信号,以此进一步探测火星内部。洞察号次要目标是深入研究地质物理学,并分析火星上的构造活动和陨石对火星的撞击影响,从而了解地球上同样过程的影响。洞察号采集的数据同现有数据相比,其地壳厚度、地幔粘度、岩心半径和密度,以及地震活动精确度都将提升3倍至10倍。

    另外一个火星探测器兄弟好奇号,是大名鼎鼎的摄影师,我们一起来看看它的摄影装备有什么。

    其中主照相机(MastCam)有4台,分辨率为1600×1200,具有彩色照片拍摄功能,同时可以拍摄高清晰度视频。装在立着的桅杆上的有两个,一个中焦段定焦、一个望远定焦。第三个装在延伸出去的手臂上,是一个用来近距离拍摄石头用的微距镜相机;而第四个则是装在Curiosity的肚子底下,负责在降落过程中持续拍摄下方的地形,在整个过程中最多可以拍到4000张照片,作为之后在火星上漫游时的参考。

    化学相机(ChemCam)

    采用激光诱导击穿光谱技术,用高能激光在探测1.5~7米距离的目标,RMI相机接收探测目标的等离子体光谱信息,根据物质特征谱线实现目标成分的探测。

    导航相机(Navcams)

    好奇号在桅杆上装有两对导航用的黑白3D相机,每个有45度的视野。主要用于辅助地面控制人员规划好奇号的行动路线。

    避险相机(Hazcams)

    好奇号在四个角落的较低位置各装有一对避开障碍用的黑白3D相机,每个约有120度的视野。它们主要用来防止好奇号意外撞上障碍物,并在软件的帮助下,让好奇号能够在一定程度上自主决定行走路线。

    有了这些专业相机,好奇号数年来陆陆续续地给远在地球的人们发回了数以千计叹为观止的火星照片,让我们有机会通过影像资料来更进一步窥探这个神秘的红色星球。

    期待明年我们中国火星探测车兄弟着陆火星后,像其他探测车兄弟一样,健康快乐地驰骋在那片热情的土地上,给我们的未来带来更多可能性。

    (作者系中国科普作家协会科普教育专业委员会副秘书长、科幻创作研究基地副秘书长)

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