在未來(lái)幾天，美國(guó)國(guó)家航空航天局的新一代“好奇”號(hào)核動(dòng)力火星車將著陸火星表面，將進(jìn)入陌生的外星環(huán)境。該探測(cè)器被科學(xué)家形象地稱為“地質(zhì)學(xué)家”火星車，它有六條腿和一只手臂，雖然它沒(méi)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(shí)驗(yàn)室，它的食物為“钚”，由放射性同位素?zé)犭姍C(jī)提供動(dòng)力。
一．美國(guó)國(guó)家航空航天局打造最先進(jìn)的“好奇”號(hào)核動(dòng)力火星車 盡管在某種意義上“地質(zhì)學(xué)家”火星車是“獨(dú)臂”的，重達(dá)一噸多，好奇號(hào)火星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室是目前人類發(fā)射至另一個(gè)星球的最先進(jìn)機(jī)器。如果一切按計(jì)劃進(jìn)行，“好奇”號(hào)火星車將在8月5日登陸火星表面，并在未來(lái)幾天開(kāi)始曲折漫長(zhǎng)的火星之旅。負(fù)責(zé)“好奇”號(hào)火星車的眼睛和耳朵傳感器、相機(jī)控制的科學(xué)家達(dá)到了350人左右，火星車的目標(biāo)是爬上將近3英里的火星山脈和收集生命存在的證據(jù)，在火星過(guò)去溫暖、潮濕的時(shí)期是否存在生命，以及現(xiàn)在的火星是否具有維持生命的條件呢？這些問(wèn)題長(zhǎng)期困擾著科學(xué)家們。 二．“好奇”號(hào)火星車復(fù)雜而龐大的探測(cè)設(shè)備 對(duì)此，工程師為“好奇”號(hào)火星車設(shè)計(jì)了十大探測(cè)設(shè)備，用來(lái)解答這些問(wèn)題。比如火星車上配備了激光探測(cè)器，可探測(cè)巖石的成分；高分辨率相機(jī)可將拍攝到的火星表面圖像視頻通過(guò)火星軌道上的奧德賽探測(cè)器中繼平臺(tái)傳回地球；機(jī)械臂甚至可以鉆探火星巖石尋找特殊的有機(jī)化合物，這些物質(zhì)被認(rèn)為是生命進(jìn)程開(kāi)始所必須的。 根據(jù)位于拉肯亞達(dá)市與帕薩迪納市之間的美國(guó)國(guó)家航空航天局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家、邁克爾•沃特金斯（Michael Watkins）介紹：“這是一個(gè)令人興奮的機(jī)器。”而負(fù)責(zé)該任務(wù)科學(xué)儀器載荷的科學(xué)家杰夫•西蒙茲（Jeff Simmonds）認(rèn)為這是一個(gè)真正的‘地質(zhì)學(xué)家’降落在火星表面，地面控制中心的火星地質(zhì)專家將通過(guò)遠(yuǎn)程遙控操作火星車。噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室也是“好奇”號(hào)火星車設(shè)計(jì)建造機(jī)構(gòu)。 三．“好奇”號(hào)火星車的降落方式十分復(fù)雜，有研究人員認(rèn)為可能會(huì)出現(xiàn)差錯(cuò) “好奇”號(hào)火星車也被稱為火星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室，這是美國(guó)國(guó)家航空航天局的官方名稱，是成千上萬(wàn)名科學(xué)家和工程師歷時(shí)七年多的研究成果。初看之下，“好奇”這個(gè)名稱來(lái)源于一個(gè)堪薩斯州的六年級(jí)女孩，在一次征集命名的活動(dòng)中脫穎而出，僅從這個(gè)名字上似乎看不到關(guān)于“地質(zhì)學(xué)家”的形象。火星車除了配備各種傳感器和視覺(jué)設(shè)備外，還用專業(yè)的勘察火星地質(zhì)的工具，包括石錘、手持式放大鏡和若干個(gè)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(gè)小型實(shí)驗(yàn)室。 四．美國(guó)國(guó)家航空航天局“索杰納”小型火星車 早在1997年，美國(guó)國(guó)家航空航天局發(fā)射的“火星探路者”號(hào)探測(cè)器抵達(dá)火星，成功降落火星表面后，將一臺(tái)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(méi)有完全離開(kāi)著陸地點(diǎn)。但“好奇”號(hào)火星車的旅程預(yù)計(jì)超過(guò)12英里，可使得它在蓋爾撞擊坑中自由移動(dòng)，并爬上撞擊坑中的山脈，工作時(shí)間為一個(gè)火星年，即687個(gè)地球日，對(duì)多層火星巖石進(jìn)行取樣調(diào)查。而在2004年，重達(dá)400磅的火星車勇氣號(hào)和機(jī)遇號(hào)降落火星表面，雖然理論上這兩臺(tái)姊妹火星車最高時(shí)速為150碼，但好奇號(hào)火星車卻可以更好地在粗糙的火星地形上前進(jìn)。 五．火星探測(cè)漫游者與“索杰納”火星車 科學(xué)儀器載荷的科學(xué)家杰夫•西蒙茲認(rèn)為勇氣號(hào)和機(jī)遇號(hào)姊妹火星車由于體積相對(duì)較小，遇到較大巖石將是一個(gè)非常危險(xiǎn)的障礙，但好奇號(hào)有著更大的體積，可以在更復(fù)雜的火星表面上行駛。勇氣號(hào)和機(jī)遇號(hào)火星車的任務(wù)也較為簡(jiǎn)單，即發(fā)現(xiàn)火星上存在水的證據(jù)，現(xiàn)在這個(gè)問(wèn)題已經(jīng)被解決，隨著而來(lái)的一系列問(wèn)題將更為復(fù)雜。 好奇號(hào)火星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室是一個(gè)令人印象深刻的機(jī)器，外觀上看高度為7英尺，寬度為9英尺，長(zhǎng)度達(dá)到了10英尺，其主體設(shè)計(jì)搭載了前置攝像機(jī)，復(fù)雜的電線纏繞在金屬外殼上，前段配備了功能齊全的機(jī)械臂：可收集火星土壤樣本，對(duì)火星巖石進(jìn)行鉆探，有一個(gè)專門的微型儀器分析巖石的結(jié)構(gòu)，對(duì)巖石中的化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行“品嘗”。 六．放射性同位素?zé)犭姍C(jī)钚衰變產(chǎn)生的能量可為火星車提供充足電力 由于好奇號(hào)火星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室將使用數(shù)臺(tái)高能耗的儀器，往往會(huì)有多臺(tái)儀器同時(shí)開(kāi)機(jī)運(yùn)行，因此不能依靠太陽(yáng)能發(fā)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(hào)火星車將使用放射性同位素?zé)犭姍C(jī)，通過(guò)放射性的钚衰變產(chǎn)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(hào)火星車體積較大，但火星車上的所有設(shè)備都設(shè)計(jì)成最簡(jiǎn)約的版本，盡可能地輕便。 七．火星車機(jī)械臂相機(jī)采集樣本可與依附在邊上的標(biāo)準(zhǔn)物體進(jìn)行參照對(duì)比 如同一位真正的地質(zhì)學(xué)家一樣，火星車的頂部配備了一臺(tái)彩色攝像機(jī)，如同好奇號(hào)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(jī)可掃描近距離的火星表面，主要用途為對(duì)巖石、土壤和可能存在的霜進(jìn)行拍攝。對(duì)于火星巖石的探測(cè)，好奇號(hào)如同地質(zhì)學(xué)家那樣配備了手持式放大鏡，可將巖石鏡頭放大，該設(shè)備位于長(zhǎng)長(zhǎng)的機(jī)械臂前段，并賦予了拍照功能，可對(duì)僅12.5微米大的巖石進(jìn)行勘察。此外，該相機(jī)還具有紫外線照射功能，探測(cè)巖石中的碳酸鹽和其他礦物沉積物，這些物質(zhì)被認(rèn)為通過(guò)流水作用產(chǎn)生。 八．好奇號(hào)火星車機(jī)械臂與頂置相機(jī)特寫(xiě)鏡頭 一般地質(zhì)學(xué)家們?cè)诳疾鞄r石時(shí)會(huì)抽出一個(gè)錘子對(duì)巖石進(jìn)行分析，好奇號(hào)火星車則是通過(guò)鉆探獲取巖石物質(zhì)，由于現(xiàn)在還不可能將巖石樣本帶回地球上分析，所以科學(xué)家將好奇號(hào)火星車內(nèi)部打造一個(gè)多功能實(shí)驗(yàn)室，可以現(xiàn)場(chǎng)對(duì)火星巖石成分進(jìn)行分析，與地球上的分析實(shí)驗(yàn)室相當(dāng)。其中有一臺(tái)設(shè)備結(jié)合三種探測(cè)功能：質(zhì)譜儀、氣相色譜儀以及激光光譜儀。科學(xué)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(rèn)為是生命活動(dòng)的必須元素。 其他試驗(yàn)設(shè)備還有X射線儀等，有助于確定火星巖石中是否存在有機(jī)物質(zhì)。美國(guó)國(guó)家航空航天局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家、機(jī)遇號(hào)火星車的任務(wù)專家馬特•戈隆貝克（Matt Golombek）介紹：“如果我們可以識(shí)別巖石中的礦物成分，就知道巖石的形成年代，好奇號(hào)配備的激光探測(cè)器可在23英尺遠(yuǎn)的地方對(duì)巖石進(jìn)行分析。”此外，好奇號(hào)火星車也將測(cè)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(píng)估是否對(duì)登陸火星的未來(lái)宇航員構(gòu)成威脅。 文/騰訊科技 |
