火星车毅力号在哪里着陆寻找古代生命的迹象?

2021年2月21日10:48:30科学探索90阅读模式

火星车毅力号在哪里着陆寻找古代生命的迹象?

图片中的增色部分是火星上杰泽洛陨石坑的古老三角洲区域,火星车“毅力号”将在此着陆并寻找生命迹象。北京时间2008年2月18日,新浪网讯,火星和行星科学研究人员花了3-4年时间进行深入研究,以确定火星车在哪里着陆。目前他们已经选择了最好的降落地点,那就是一个名为“杰泽罗”的陨石坑。陨石坑里有一个河流三角洲。专家猜测,古代有一条河流流入火山口,有大量的沉积物质。这有点像美国路易斯安那州密西西比河末端支流的三角洲地区,它逐渐将河流的沉积物释放到墨西哥湾。

在地球上,这个浅水三角洲是一个非常温和的环境,有机分子和化石可以逐渐被埋藏和保存在超细泥岩中。如果火星三角洲也有类似的特征,那将是一个非常好的环境,可以保存陨石坑上方古高地河流冲积物质的证据。

火星表面有很多未知的东西。此前,科学家发现了古代液态水的证据,3335.42亿-40亿年前火星表面有活火山。还有小行星和彗星碰撞形成的大量陨石坑,将大量有机分子带到火星表面,释放出大量热量。事实上,太阳系中符合这些有限门槛的地方非常少,火星上的杰泽洛陨石坑就是其中之一,被认为是发现地外生命迹象的最佳地点之一。

毅力携带哪些科学工具?

从外观上看,毅力漫游者与好奇号漫游者非常相似,因为其90%的部件都与好奇号漫游者相同,这也是NASA信任毅力漫游者并相信这款漫游者能够胜任火星探测任务的原因。据悉,好奇号火星车搭载两个摄像头,一个是广角摄像头,一个是长焦摄像头。

火星车毅力采用了好奇号的两个摄像头,但是摄像头有变焦功能。基于这两款相机,可以从广角效果变焦到长焦效果。相机是Mastcam-Z,其中“Z”代表变焦,方便拍摄高清立体图像。这两个桅杆变焦相机就像人类的左眼和右眼,可以拍摄火星的三维图像并将其传输到地球。

获取火星的三维图像对于科学研究非常重要,便于科学家详细了解火星的地形结构。我们希望结合Jethro陨石坑三角洲的地质结构,不仅可以获得二维空间信息,还可以获得具有空间高度和结构的三维图像。科学家需要制作一张火星车着陆地点的三维地图。地面工程师和火星车操作员需要这些信息,这个3D图像将帮助他们确定在火星上的旅行地点。如果发现障碍物、斜坡、沟渠、岩石和其他物体,他们可以驾驶探测车进行深入调查。最后,他们可以使用这些三维图像来制作毅力号着陆的三维视图。

火星车毅力号在哪里着陆寻找古代生命的迹象?

北京时间2月19日4时48分(美国东部时间2月18日15时48分),火星车预计以每小时19500公里的速度到达火星大气层顶部。进入火星大气层后约90秒,漫游者经历了峰值减速,飞行速度降至每小时1600公里。此外,恒心探测车还搭载了一架直升机,——“心灵手巧”直升机,它将在着陆后30-90天与探测车分离,并进行几次开创性的试飞,以证明机械设备在地外行星的空中飞行是可能的。

这次太空任务有什么区别?

毅力号火星车的主要任务是从火星上获取第一批机械样本,所以它不会像好奇号火星车那样在火星表面钻孔,而是从火星表面提取表层土壤样本,然后将这些样本放入白板笔大小的试管容器中,然后将这些试管放在火星表面,这样它们就可以在未来十年内由火星的返回任务带回地球。

火星探测器“坚忍号”不会返回地球,但它收集的火星样本将在未来被送往地面。与此同时,火星车还将执行前一辆火星车执行的多项侦察任务,对着陆点进行详细、全面的勘测,探索地质构造,测量大气和天气特征。

如何将这些火星样本带回地球?

这个环节存在不确定因素,因为实施过程还处于概念阶段。美国宇航局和欧洲航天局正在合作建造和发射一种新的着陆器,这种着陆器将发射一种小型漫游车来收集这些试管,并将其带回着陆器。等待着陆器的是一种叫做“火星上行飞行器(MAV)”的小型火箭。一旦火星样本被装载到MAV火箭上,它们将被发射到火星轨道上。

目前,美国宇航局和欧洲航天局正在合作建造一个轨道飞行器,以搜索一个未来将进入火星轨道装载火星样本的容器。容器很小,从柚子到足球都有。一旦轨道飞行器捕捉到容器,它将被火箭送回地球,并在犹他州沙漠着陆。

《恐怖7分钟》:进入大气层、下降和着陆阶段(EDL)

火星车毅力号在哪里着陆寻找古代生命的迹象?

以火星车着陆的“恐怖7分钟”为例,火星车“毅力”的“进入大气层、下降和着陆阶段(EDL)”是这次任务中最危险的环节,一些工程师称之为“恐怖7分钟”,他们都说这个阶段有很大的风险和挑战。毅力的“进入大气层,下降和着陆阶段(EDL)”是这个任务中最危险的一环。一些工程师称之为“7分钟的恐怖”。以下是落地过程中重要时间节点的相关操作:

减速伞在巡航阶段打开:在过去的6个月里,毅力探测器和宇宙飞船是一个整体。美国宇航局的“独创性”火星直升机位于火星车的腹部。北京时间2月19日4时38分(美国东部时间2月18日15时38分),火星车将脱离飞船进入舱,打开降落伞。

,该减速伞直径4.5米,由两部分组成——背壳和隔热罩,隔热罩保护火星车在最初穿过火星大气层下降时不会因产生的极端高温而烧毁,隔热罩的空气动力学也可以作为“刹车”,帮助减缓飞行器的速度。

进入大气层:北京时间2月19日4点48分(美国东部时间2月18日15点48分),预计该火星车抵达火星大气层顶端,时速达到19500公里。进入火星大气层大约90秒后,火星车出现峰值减速,飞行速度降低至时速1600公里。随后在下降至火星表面的过程中,利用其在火星大气中运行产生的阻力减速,减速伞会启动背壳上的小型推进器,以重新调整方向,确保火星车在坠入大气层时隔热罩正对着火星表面。

加热峰值:北京时间2月19日4点49分(美国东部时间2月18日15点49分),在降落飞行过程中,飞船与火星大气层产生摩擦,导致飞船底部升温,温度高达大约1300摄氏度。

打开降落伞:北京时间2月19日4点52分(美国东部时间2月18日15点52分), 在飞船进入火星大气层大约4分钟后,飞船将从减速伞中展开一个超音速降落伞,该降落伞直径21.5米,它将在距离火星表面11公里处展开,飞行时速为1512公里,降落伞将帮助火星车减速至每小时320公里。精确的部署时间基于最新距离触发技术,美国宇航局工程师表示,距离触发技术可精准缩小着陆器至一个椭圆状区域,意味着毅力号火星车比之前火星车花费更少的时间定位着陆点。同时,该技术还将依据飞行器的位置和着陆目标的距离自动调整降落伞展开的时间。

隔热罩分离:在减速伞展开后大约20秒,隔热罩将与背壳分离并脱落,随着降落伞系统继续减缓速度,毅力号火星车仍保存在飞船的背壳中,这使得火星车可以使用雷达来确定它距离地面有多远,并使用相对地形导航技术来寻找一个安全的着陆点。基于距离触发技术和相对地形导航技术,火星车在杰泽罗陨坑底部着陆将成为可能,因为该区域地形复杂,包括陡峭的悬崖、沙丘、卵石和较小的碰撞坑。

动力下降阶段:北京时间2月19日4点54分(美国东部时间2月18日15点54分),当飞船下降至距离火星表面2.1公里时,火星车将与降落伞和背壳分离,并进入动力下降阶段,该阶段配备8个可节流减速火箭,或者火星登陆引擎,有助于火星车减速最终着陆在火星表面。

着陆:北京时间2月19日4点55分(美国东部时间2月18日15点55分),在毅力号火星车下降阶段,将启用“天空起重机系统”,通过尼龙系绳逐步下降火星车,距离火星表面20米时,也就是着陆前12秒,三根尼龙缆绳在火星车距离火星表面7.6米时逐步对火星车降速,最终使火星车抵达地面,与此同时,火星车将伸展支架,使它的轮子进入着陆位置。一旦火星车探测到轮子触地,就会切断连接下降段的缆绳,随后安全着陆。如果一切按计划进行,毅力号火星车将开始为期两年的杰泽罗陨坑探索任务。

事实上有很多因素会影响以上重要环节的准确时间,包括火星大气层特性,在飞行器真正穿越火星之前很难预测。由于深空通信的复杂性,任务控制人员也可能无法在上述时间精准完成相应操作,详细的工程数据流(也称为遥感勘测数据)的近实时性主要依赖一种最新中继技术,该技术是2020年美国宇航局火星勘测轨道器(MRO)采用的,工程师预计在火星车即将着陆之前,更多的附加数据将通过美国宇航局深空网络和另外两个地球陆基天线直接返回至地球。

值得注意的是,毅力号火星车可以在没有与地球通信的情况下安全登陆火星,该火星车拥有预编程的着陆指令和重要的自主权限,在着陆后数小时和几天之内,还预设了额外的通信通道。(叶倾城)

探索网:世界之大,无奇不有!