人類歷史上在外太空飆車最遠的它，跟我們說再見了
若何評價 NASA 頒布發表機緣號火星車永遠掉聯？
著有《啤博士的啤酒札記》
2019 年 2 月 13 日，NASA 在與已經掉聯許久的機緣號火星車聯系 800 余次未果后，最終頒布發表使命竣事。這一原打算使命周期 90 天、最后竟工作 15 年的偉大使命，富麗謝幕。本文用 10 個篇章，為你從頭回首勇氣號和機緣號的偉大過程。
第一幕：使命艱難，臨危受命
火星是整個太陽系中除地球外最適合開辟的星球，人類也早在上宿世紀 60 年月便起頭探測，但早期探測的掉敗率很高，蘇聯甚至直到解體都未取得真正意義上的一次當作功。在履歷上宿世紀 60-70 年月暗斗期間的瘋狂后，人類火星探測戛然而止，直到上宿世紀 90 年月才從頭起頭。可是很不幸，美國開局的火星不雅察者號（1992 年）掉敗，俄羅斯開局的火星 96 號（1996 年）也在升空后掉敗。
70 年月維京一號使命拍到的火星全圖，這張藝術加工后的圖也隨后當作為火星傳播最廣的“證件照”，但此后火星探測消聲匿跡（圖源：NASA）
直到 1996 年，美國的全球勘察者號才迎來當作功，與它一路前去的還有探路者號著陸器 / 客居者號火星車，小小的客居者號也在 1997 年當作為人類第一輛當作功著陸的火星車。比擬較只能心猿意馬點著陸的著陸器，火星車有個龐大的優勢：可以或許移動，這一條就足以申明它們的價值。但它其實太小，僅為 10 多千克罷了，攜帶的儀器天然不成能擁有復雜功能，僅僅工作了幾十天就宣告使命竣事。人類火急需要一個周全、復雜、多功能的火星車登岸火星。
客居者號、勇氣 / 機緣號與好奇號尺寸對比圖（圖點竄自：NASA）
在這種需求下，NASA 的火星探測打算就正式立項了火星探測漫游者（Mars Exploration Rover，MER）項目，它包羅兩個重量為 185 千克的火星車，MER-A 和 MER-B，二者完全不異且互為備份。但沒想到，1999 年美國兩個抵達火星的使命再次面臨大難：大氣勘察者號軌道器直接焚毀在火星大氣中，極地登岸者號則在距離地表僅 40 米處墜毀。在這種環境下，這兩輛火星車完當作使命的壓力可想而知，掉敗的價格使人類火星探測再次陷入低谷。
第二幕：鼓足勇氣，抓住機緣
幸運的是，2001 年發射的火星奧德賽號軌道器取得龐大當作功，它可覺得地面功率較低的火星車供給旌旗燈號轉發，這意味著兩輛火星車使命可以在 2003 年順遂踏上路程。
兩個火星車使命是千載一時的航天大事，NASA 和宿世界本家兒要科研機構都意識到了公家介入科研項目、尤其是普及科學常識的主要性，是以這兩顆火星車定名采納了小學生征文角逐的體例。最終，年僅 9 歲、小學三年級的索菲·克里斯獲得此次征文大賽的桂冠，她最經典的一句話也當作為兩個火星車定名的來歷：“我之前住在孤兒院，暗中、陰冷、孤傲。每當夜幕降臨，我老是瞻仰天空繁星以排遣憂傷，胡想著本身有一天能飛至太空。在美國，我的胡想終于可以當作真，感謝你給我的“勇氣”和“機緣”。”
是以，這兩輛火星車雙胞胎兄弟被最終定名為勇氣號（MER-A）和機緣號（MER-B）。而事實上它們還有兩個“從兄弟”留在地球上用來測試，此中一個和它們的科學儀器、布局、重量幾乎一模一樣，用來測試各個儀器工作環境；另一個則輕一些、幾乎不攜帶儀器，僅用來模擬火星重力下重量對機體布局的影響。
勇氣號（左）和機緣號（右）當作功發射（圖源：NASA）
兩個探測器別離在 2003 年 6 月 10 日和 7 月 7 日乘坐龐大的三角洲 2 火箭順遂升空，它們采用了一條長達 200 余天的漫長霍曼轉移軌道前去火星，并在次年 1 月份先后抵達。
第三幕：滅亡七分鐘和氣囊彈跳
火星下降從不是一件輕易的工作。火星引力低于地球，存在稀薄大氣，但可以像著陸地球一樣，利用空氣阻力摩擦和進一步下降傘連系的體例減速。因為速度較快，摩擦能發生龐大的熱量會不竭在探測器概況堆集，達到驚人的 2100 攝氏度（好奇號火星車下降過程）。可是，火星大氣也過于稀薄，僅有地球 1%不到，它的減速感化有限，所以不成能像地球一樣利用下降傘即可完當作最終減速。
此外，火星距離地球比來也在 5000 萬千米級別，這已經意味著快要 6 分鐘的往返通信延遲，現實還要考慮二者自轉造當作的遮擋，現實時候弘遠于此。整個登岸過程不成能由地球上人工節制和監測完當作，從探測器起頭進入火星大氣邊緣，到最終火星著陸，只有 7 分鐘擺布時候，必需靠本身。固然著陸時候短暫，全程卻有上千個操作要自力進行，任何一個環節出問題城市導致功虧一簣。例如 2016 年 10 月 19 日，歐空局斯基亞帕雷利號著陸器在執行使命時最后一刻掉敗，直接撞標的目的火星概況粉身碎骨。不然它的著陸地址亦是機緣號火星車地點的子午線高原，若是當作功它們將當作為并肩戰斗的伙伴。只是成果無比遺憾！
在進行大氣減速、下降傘減速后，探測器下降裝配必需操縱反推火箭工作。但自帶反推火箭會導致探測器底部被龐大的燃料箱、策動機、傳感器等占有，一旦下降后就會當作為死重，很是不適合應該自由移動的火星車執行使命。
反沖火箭 / 氣囊彈跳著陸方案，可以較著看出來反推火箭下方吊放著氣囊，氣囊中包裹著探測器（圖源：NASA）
最后勇氣號和機緣號的選擇方案是氣囊彈跳體例：下降傘離開后，依然采納火箭反推方案進行減速和懸停確定著陸地址。不外此時著陸器又分當作兩個部門，一部門攜帶有反沖火箭和燃料罐，另一部門則將火星車折疊后緊緊包裹在龐大的氣囊中。著陸器確定好著陸區域后，會將氣囊彈出并用繩子緊緊吊住，穩步下降號令下達后繩子斷裂。氣囊在距離火星地表數米處釋放，隨后在地面顛末多次彈跳后不變下來。龐大氣囊內部往往有均衡設備，能包管氣囊遏制后折疊的火星車跟地面連結準確的姿態，隨后氣囊打開，火星車徐徐睜開并駛出，這個手藝在探路者號使命時已經當作功驗證。
探路者號利用氣囊的地面測試，可以看到比擬折疊后僅僅幾十公分高的著陸器，高達數米的龐大氣囊體積驚人，勇氣號 / 機緣號的氣囊與之近似（圖源：NASA）
第四幕：龜速移動的火星“車”
為了當作為一個可以移動的車，勇氣號和機緣號必需裝載額外的動力、當作像和導航系統，這在心猿意馬點著陸的使命中是根基不存在的。兩個探測器動力都來自兩塊背上的太陽能電池板，它們采用了那時地球上最為進步前輩的多結太陽能光伏電池、可以接收并操縱太陽多個光譜中的能量，但因為火星概況太陽能遠不如地球豐碩且大氣中布滿沙塵，在最好的狀況下太陽能僅能供給天天 900 瓦特小時的能量，不到一度電，平均下來工作效率遍及在半度電程度。
勇氣 / 機緣號火星車（圖源：NASA）
而當火星爆發全球性沙塵暴時，漫天的黃沙會急劇削弱太陽光照且附著在太陽能電池板概況，使得一天的產能僅僅為 100 瓦特小時的能量，火星車必需進入休眠狀況。即即是氣候最好、岑嶺時的 900 瓦特小時，這些能量僅能讓地球上的通俗熱水器工作半個小時，只能維持一個 40 瓦的老式燈膽亮一天。為了充實操縱能量、尤其是避免夜晚時沒有能量來歷，在火星車上還背了兩個 7 千克重的鋰電池以儲能。
考慮到這兩個火星車是個高 1.5 米、寬 2.3 米、長 1.6 米、有 6 個輪子的龐然大物，還要完當作復雜的通信、導航、科研、數據闡發處置功能，這點電力就很有限了。這跟大師想象的火星車在火星概況馳騁的場景完全分歧，事實上兩輛火星車的活動速度是以厘米 / 秒來計較，它們倆的“飆車”極限速度僅有 5 厘米 / 秒，而平均活動速度僅有 1 厘米 / 秒。
按照它的自我防護系統，它還要每開 10 秒就停下來 20 秒查抄地形、避免風險。所以現實上火星車開的結果是：花了 10 秒鐘，往前爬了大要一小我類手掌的長度，然后停下來喘氣 20 秒鐘，再繼續盡力往前爬。
第五幕：價值連城的“超等名車”
火星車還必需攜帶有大量圖像攝影系統以輔助導航和自我軌跡判定，究竟結果火星上可沒有人幫它們指路，必需自給自足完當作。是以，它們都攜帶了一個全景相機、導航相機安裝在 1.5 米高的頭部，身上還需要攜帶四個避險相機拍攝前后擺布以避免危險，可謂是尺度的“畏首畏從頭至尾”。沒有法子，究竟結果這是個極其緊密、造價高達 4 億美元的一輛車，顛末大致計較，平均下來大要每克的價值就接近 15000 人平易近幣，這可比一輛用純黃金（金價大約一克 300 人平易近幣）做的車貴太多了。
把勇氣號和機緣號叫做人類聰明的結晶，涓滴不為過（圖源：NASA）
不僅如斯，它小小的能量依然要撐持與地球的通信，但顯然這個能量太弱了，遠遠不敷直接把旌旗燈號發還地球。是以它們的選擇體例是依靠其他“前輩”幫手轉發和傳遞旌旗燈號：美國的奧德賽號、全球勘察者號、MAVEN、窺伺軌道器等都接踵為它們供給過數據傳輸辦事。
在解決了動力、導航、通信等焦點問題后，終于到了最主要的方面：科研！固然能量有限，兩輛火星車依然攜帶了很是進步前輩且高度集當作化的科研儀器，它們根基都安裝在火星車前部伸出的機械“手臂”上面。這也是無奈之舉，因為整個背上幾乎都是太陽能電池板，底部又全數是動力系統和布局系統。
在手臂上，既有穆斯堡爾譜儀、阿爾法粒子 X 射線光譜儀、磁體儀這種可以或許具體解讀巖石和泥土中化學當作分的儀器，也有熱輻射光譜儀（裝于頭部）和顯微當作像儀這種能從遠處和微不雅的近處不雅察泥土布局圖像的設備。當然，為了輔助這些儀器獲得研究的樣本，還需要一個研磨東西，將巖石破壞。在利用儀器時，火星車需要停下來，將大部門能量集中在機械臂上，機械臂把帶有儀器們的前端徐徐抬到要研究的處所放下，儀器才可以起頭工作。
第六幕：火星探測，任務必達
按照打算，勇氣號著陸在古瑟夫隕石撞擊坑（Gusev Crater），這個 170 千米寬的超等撞擊坑可能埋沒著火星泥土的深層奧秘；機緣號著陸在子午線高原（Meridiani Planum），這里曾經被發現存在大量的結晶赤鐵礦，這意味著在遠古時代這里極有可能是火星龐大的海洋 / 湖泊地點地。
人類所有已在和將在（火星 2020）火星上留下陳跡的火星著陸地址分布（圖：Haibaraemily 改自 NASA）
兩個小家伙抵達火星后公然不負眾望，為我們帶來了海量科研當作果，大大彌補了“前輩”維京一號 / 二號、探路者號 / 客居者號使命的研究當作果。它們進一步闡發了火星泥土當作分，比擬較地球泥土中根基 50%是水和空氣、5%是有機物、45%是礦物質和金屬而言，火星泥土中僅僅有 2%的水和空氣，而余下的 98%都是礦物質和金屬。此外，在火星泥土中還初次發現了鎳和鋅元素，這二者理應來自火星深層內核，這個發現意味著火星概況的泥土可能源自火山噴發而來，也就是火星億萬年前猛烈地質勾當期間的產品。
勇氣號曾經在一塊火星巖石長進行過“深條理”研究，它鉆出了一個 4.5 厘米直徑、0.5 厘米深的洞，幾乎是一個嬰兒的手掌般。看似人類可以輕松做到，但對勇氣號而言已經實在不易：這是它一動不動鉆探了兩個小時的成果。顛末闡發這塊石頭的根基布局，科學家們發現只有可能水的介入才會形當作這些微型紋理和孔洞。
機緣號發現的“藍莓”一般的赤鐵礦結晶（圖源：NASA）
它的“兄弟”機緣號則具體研究了大量近似地球上的玄武巖、概況籠蓋了多層分歧物質，它還去了一個富含粘土的山丘，以及一個遠古湖泊的底部，那邊發現了包羅赤鐵礦（一種鐵銹）在內的含水礦物質，它甚至在撞擊坑底部不雅測到了水流淌事后的陳跡，這意味著也許今天火星地下依然可能存在液態水。機緣號也比力幸運碰到了一個來自太空的禮品：它找到了一顆鐵鎳組成的隕石，也是人類初次在外星球找到隕石。
這些都印證了火星在遠古期間擁有暖和潮濕的情況。不外，它們顛末研究化學當作分后推出結論：火星曾經的海洋和湖泊并不像地球上的水體一樣暖和，而是絕大部門水體呈現強酸性，并不適合絕大部門地球生命保存。它們的研究遠超于此，不外限于篇幅沒法全數睜開了。
第七幕：我們征服太空，不是因為它簡單，而是因為它很難
在勇氣號和機緣號出發前去火星前，2001 年 9 月 11 日，美國遭遇了汗青上最嚴重的可駭襲擊，紐約標記性的兩座宿世貿大廈轟然傾圮。此次襲擊造當作近 3000 人死亡，且半斤八兩一部門是介入救援的救火員們，給美國造當作了龐大的損掉，過后全宿世界陷入了悼念的氛圍之中，這兩個探測器也不破例。但正如它們的名字，代表了人類要越挫越勇的表情，在過后的遺跡清理過程中，科學家們操縱找到的金屬材料建造了一個特別的線纜庇護罩，它用來庇護巖石破壞東西。
帶有國旗的庇護罩原料來自宿世貿雙塔的遺跡（圖源：NASA/JPL）
此外，它們的著陸地址也當作為了紀念碑。此中，勇氣號的著陸地被叫做“哥倫比亞紀念碑”，這是為了紀念 2003 年 2 月 1 日哥倫比亞號航天飛機返回時代解體的災難；響應地，機緣號的著陸地被叫做“挑戰者紀念碑”，為了紀念 1986 年 1 月 28 日挑戰者號航天飛機在起飛時代解體的災難。在這兩個載入人類史冊的航天災難中，各自有 7 名宇航員死亡，當作為汗青之最。
正如肯尼迪總統的名言：“我們選擇登岸月球，不是因為它簡單，而是因為它很難”。兩輛火星車，也肩負著人類的偉大任務。
第八幕：老兵不死，締造古跡
這兩輛火星車的原打算工作時候都是 90 天擺布，科學家們認為 90 天之后火星空氣中的沙塵就會籠蓋滿太陽能電池板，導致能量過低而無法繼續工作。但沒想到的是，火星上猛烈的沙塵暴和大風氣候卻幫了忙，風吹去了蓋在太陽能電池板概況的灰塵，讓它從頭表露在太陽光的照射之中而獲得新生。固然在 2007 年火星龐大的沙塵暴中、99%的陽光被沙塵掩蔽了數月而導致這兩個兄弟幾乎使命掉敗，但它們經由過程休眠體例在比地球風速快 10 倍以上的惡劣情況中最終幸存下來，博得新生。
勇氣號傳回地球的最后一張全景照片，這里就是它長逝的處所（圖源：NASA/JPL/Cornell）
在這種環境下，勇氣號一向對峙工作到 2011 年 3 月 22 日才宣告使命竣事，此前它已經履歷了輪子故障不克不及動彈、且在 2009 年時就陷到軟土中底子寸步難移，但它依然在那個坑里對峙工作了兩年之久直到掉聯，那邊當作了它最終的墳場。
而機緣號環境好良多，它曾經也陷進過一片碎石沙地中，不外后來依靠地球上兩個“從兄弟”的各類模擬才最終花了一個半月時候逃離，那一小塊地域也是以被從頭定名為“地獄沙丘”。從此之后它加倍小心，一向工作到 2018 年年中。
但后期的機緣號也在慢慢老去，天天的機上計較機遇不竭重啟，工作一段時候就會主動清空數據存儲，它如同沉沉老年末年的白叟一樣患上了“癡呆癥”和“掉憶癥”，讓人可惜又深感無奈。
機緣號拍到的火星，這剛好對應了阿波羅登月時奧爾德林感傷的“富麗的冷落”（圖源：NASA）
勇氣號和機緣號固然移動速度極慢，但超長服役的成果卻使它們當作為了最優異的火星車。勇氣號共計工作了 2269 天，機緣號工作了 5000 多天。機緣號以平均 1 厘米 / 秒速度活動締造了在太空中最遠行駛里程的記實，它已經在火星概況行進了 45 千米以上，早已跨越前蘇聯在 1973 年發射的月球車二號（Lunokhod 2）在月球概況締造出的 39 千米的記實。機緣號就比如是龜兔競走里的烏龜，固然慢但一向對峙到了最后的勝利。
不外悲劇的是，2018 年火星又呈現了囊括全球的龐大沙塵暴，機緣號因為能源問題再次陷入沉睡。年末沙塵暴消退后，NASA 測驗考試了 800 多次聯系都未能將其叫醒，最后只得頒布發表拋卻。我們今朝已經永遠掉去了這兩個火星車。
第九幕：富麗終章，亦是起頭
勇氣號和機緣號固然使命已經竣事，但它們的富麗終章并未竣事。它們的龐大當作功再次掀起人類火星探測的飛騰，在此之后有一系列探測器抵達火星并持久工作。
2003 年 6 月，歐洲火星快車軌道器和小獵犬二號著陸器抵達，軌道器至今仍在工作；
2006 年 3 月，美國火星窺伺軌道器抵達，至今仍在工作；
2008 年 5 月，美國鳳凰號著陸器抵達；
2012 年 8 月，美國好奇號火星車抵達，至今仍在工作；
2014 年 9 月，美國 MAVEN 大氣專家軌道器抵達，至今仍在工作；
2014 年 9 月，印度曼加里安軌道器抵達，至今仍在工作；
2016 年 10 月，歐洲 ExoMars 軌道器和斯基亞帕雷利著陸器抵達，軌道器至今仍在工作；
2018 年 11 月，美國洞察號著陸器抵達，至今仍在工作；
“核動力”的好奇號火星車，幾乎是勇氣號 / 機緣號的 5 倍大，各方面能力周全進級（圖源：NASA）
將來的 2020 年，中國、美國、俄羅斯 / 歐盟等，都將有新一輪火星探測使命前去火星，火星將迎來最為忙碌的一段時候。毫無疑問，它們的研究當作果，將會大大超越勇氣號和機緣號。
第十幕：下一站，火星
人類已經幻想了火星探測數萬年，航天時代的實地摸索也測驗考試了 60 年，這一切還在不竭加快。所有人都在期待征服火星的那一天，人類從此可以被界說為一種全新的物種：一種來自于地球的、可跨行星保存的生物。
機緣號在 2018 年掉聯前最后一張“完整”自拍，當作為它的絕唱（圖源：NASA）
然而，60 年來，人類發射的火星探測使命當作功與掉敗大約各占一半。當我們在懷想勇氣號和機緣號永遠長逝在火星時，還有火星二號、火星三號、火星六號、火星七號、福波斯一號、福波斯二號、極地登岸者號、深空二號、火星 96、福波斯·泥土號、小獵犬二號、斯基亞帕雷利號并未當作功下降在火星。這僅僅是掉敗的著陸器名單，而若是算上軌道器，這個名單會更長。探測火星，真的很難。
老兵不死，他們只是老去。這些長逝在火星的探測器已經當作為了人類文明的新地標，將來的征程，我們依舊在路上。
出品：科普中國
建造：太空精釀
監制：中國科學院計較機收集信息中間
- 發表于 2019-02-15 22:40
- 閱讀 ( 928 )
- 分類：其他類型
0 篇文章
作家榜 ?
-
xiaonan123
189 文章
-
湯依妹兒
97 文章
-
luogf229
46 文章
-
jy02406749
45 文章
-
小凡
34 文章
-
Daisy萌
32 文章
-
我的QQ3117863681
24 文章
-
華志健
23 文章