在未來幾天，美國國家航空航天局的新一代“好奇”號核動力火星車將著陸火星表面，將進入陌生的外星環境。該探測器被科學家形象地稱為“地質學家”火星車，它有六條腿和一只手臂，雖然它沒有真正意義上的“腳”，而是以金屬車輪取而代之，它的大腦存在于龐大的腹部中，這里不僅是控制中樞，也是分析火星巖石中隱藏信息的實驗室，它的食物為“钚”，由放射性同位素熱電機提供動力。
一．美國國家航空航天局打造最先進的“好奇”號核動力火星車 盡管在某種意義上“地質學家”火星車是“獨臂”的，重達一噸多，好奇號火星科學實驗室是目前人類發射至另一個星球的最先進機器。如果一切按計劃進行，“好奇”號火星車將在8月5日登陸火星表面，并在未來幾天開始曲折漫長的火星之旅。負責“好奇”號火星車的眼睛和耳朵傳感器、相機控制的科學家達到了350人左右，火星車的目標是爬上將近3英里的火星山脈和收集生命存在的證據，在火星過去溫暖、潮濕的時期是否存在生命，以及現在的火星是否具有維持生命的條件呢？這些問題長期困擾著科學家們。 二．“好奇”號火星車復雜而龐大的探測設備 對此，工程師為“好奇”號火星車設計了十大探測設備，用來解答這些問題。比如火星車上配備了激光探測器，可探測巖石的成分；高分辨率相機可將拍攝到的火星表面圖像視頻通過火星軌道上的奧德賽探測器中繼平臺傳回地球；機械臂甚至可以鉆探火星巖石尋找特殊的有機化合物，這些物質被認為是生命進程開始所必須的。 根據位于拉肯亞達市與帕薩迪納市之間的美國國家航空航天局噴氣推進實驗室的科學家、邁克爾•沃特金斯（Michael Watkins）介紹：“這是一個令人興奮的機器。”而負責該任務科學儀器載荷的科學家杰夫•西蒙茲（Jeff Simmonds）認為這是一個真正的‘地質學家’降落在火星表面，地面控制中心的火星地質專家將通過遠程遙控操作火星車。噴氣推進實驗室也是“好奇”號火星車設計建造機構。 三．“好奇”號火星車的降落方式十分復雜，有研究人員認為可能會出現差錯 “好奇”號火星車也被稱為火星科學實驗室，這是美國國家航空航天局的官方名稱，是成千上萬名科學家和工程師歷時七年多的研究成果。初看之下，“好奇”這個名稱來源于一個堪薩斯州的六年級女孩，在一次征集命名的活動中脫穎而出，僅從這個名字上似乎看不到關于“地質學家”的形象。火星車除了配備各種傳感器和視覺設備外，還用專業的勘察火星地質的工具，包括石錘、手持式放大鏡和若干個不同位置的“眼睛”，小型勘察工具等，如果在地球上這將是一個小型實驗室。 四．美國國家航空航天局“索杰納”小型火星車 早在1997年，美國國家航空航天局發射的“火星探路者”號探測器抵達火星，成功降落火星表面后，將一臺小型火星車“索杰納”釋放，這輛僅23磅重的火星車在火星表面上旅行了325英尺，大約為90多米的距離，并沒有完全離開著陸地點。但“好奇”號火星車的旅程預計超過12英里，可使得它在蓋爾撞擊坑中自由移動，并爬上撞擊坑中的山脈，工作時間為一個火星年，即687個地球日，對多層火星巖石進行取樣調查。而在2004年，重達400磅的火星車勇氣號和機遇號降落火星表面，雖然理論上這兩臺姊妹火星車最高時速為150碼，但好奇號火星車卻可以更好地在粗糙的火星地形上前進。 五．火星探測漫游者與“索杰納”火星車 科學儀器載荷的科學家杰夫•西蒙茲認為勇氣號和機遇號姊妹火星車由于體積相對較小，遇到較大巖石將是一個非常危險的障礙，但好奇號有著更大的體積，可以在更復雜的火星表面上行駛。勇氣號和機遇號火星車的任務也較為簡單，即發現火星上存在水的證據，現在這個問題已經被解決，隨著而來的一系列問題將更為復雜。 好奇號火星科學實驗室是一個令人印象深刻的機器，外觀上看高度為7英尺，寬度為9英尺，長度達到了10英尺，其主體設計搭載了前置攝像機，復雜的電線纏繞在金屬外殼上，前段配備了功能齊全的機械臂：可收集火星土壤樣本，對火星巖石進行鉆探，有一個專門的微型儀器分析巖石的結構，對巖石中的化學物質進行“品嘗”。 六．放射性同位素熱電機钚衰變產生的能量可為火星車提供充足電力 由于好奇號火星科學實驗室將使用數臺高能耗的儀器，往往會有多臺儀器同時開機運行，因此不能依靠太陽能發電作為火星車的主要能源，與前幾輛火星車不同的是，好奇號火星車將使用放射性同位素熱電機，通過放射性的钚衰變產生的能量作為火星車的主要能源，為電池提供110瓦特源源不斷的電力。盡管好奇號火星車體積較大，但火星車上的所有設備都設計成最簡約的版本，盡可能地輕便。 七．火星車機械臂相機采集樣本可與依附在邊上的標準物體進行參照對比 如同一位真正的地質學家一樣，火星車的頂部配備了一臺彩色攝像機，如同好奇號火星車的頭部和頸部，可將拍攝的火星地貌圖像和視頻傳回地球。其中一部攝像機可掃描近距離的火星表面，主要用途為對巖石、土壤和可能存在的霜進行拍攝。對于火星巖石的探測，好奇號如同地質學家那樣配備了手持式放大鏡，可將巖石鏡頭放大，該設備位于長長的機械臂前段，并賦予了拍照功能，可對僅12.5微米大的巖石進行勘察。此外，該相機還具有紫外線照射功能，探測巖石中的碳酸鹽和其他礦物沉積物，這些物質被認為通過流水作用產生。 八．好奇號火星車機械臂與頂置相機特寫鏡頭 一般地質學家們在考察巖石時會抽出一個錘子對巖石進行分析，好奇號火星車則是通過鉆探獲取巖石物質，由于現在還不可能將巖石樣本帶回地球上分析，所以科學家將好奇號火星車內部打造一個多功能實驗室，可以現場對火星巖石成分進行分析，與地球上的分析實驗室相當。其中有一臺設備結合三種探測功能：質譜儀、氣相色譜儀以及激光光譜儀。科學家們希望這些儀器能尋找到火星巖石中隱藏的碳、氮、氫和氧元素，它們被認為是生命活動的必須元素。 其他試驗設備還有X射線儀等，有助于確定火星巖石中是否存在有機物質。美國國家航空航天局噴氣推進實驗室科學家、機遇號火星車的任務專家馬特•戈隆貝克（Matt Golombek）介紹：“如果我們可以識別巖石中的礦物成分，就知道巖石的形成年代，好奇號配備的激光探測器可在23英尺遠的地方對巖石進行分析。”此外，好奇號火星車也將測量火星伽馬射線、高能粒子和其他粒子在這顆紅色星球上的存在情況，評估是否對登陸火星的未來宇航員構成威脅。 文/騰訊科技 |
