微型火星实验室——美国毅力号火星车

军武跨经纬 2024-04-05 13:58:34

“毅力号”(Perseverance)火星探测器为NASA公布的新一代火星车,由美国的一名中学生命名。毅力号火星车经过6个多月的飞行,于北京时间2021年2月19日4点55分成功着陆在火星表面的杰泽罗陨石坑,正式开启探测未知之旅。

毅力号火星车搭载的制氧设备,在火星上成功制造122克氧气。这也意味着,未来的宇航员不必将大量的氧气带到火星,而是可以在陆地上生活,使用他们在火星表面发现的材料来生存。

毅力号火星车局部自拍

毅力号登陆火星过程简介

毅力号火星车的登陆过程大致如下:

1. 在大气层中减速后,隔热罩被丢弃,降落伞展开。隔热罩下面是许多摄像头和其他仪器,它们扫描地形以找到合适的着陆点。

2. 在降至特定高度和速度后,降落伞分离,“喷气背包”开始接手,并使用火箭向着陆区机动。

3. 在离火星地面约70英尺(约21米)的地方,“空中起重机”将火星车从着陆器上吊出来,轻轻地把它释放向地面,然后“喷气背包”分离,并在安全距离内坠毁。

毅力号通过空中起重机方式着落火星表面

整个着陆过程大约需要7分钟,其中最后几秒钟特别危险。毅力号火星车的成功着陆。

毅力号火星车携带的科研设施,就是一座微型科学实验室

美国毅力号火星车携带了许多先进的科学设备,以下是部分设备的简介:

- RIMFAX:用于火星地下实验的雷达成像仪,将使用无线电波探测火星车车轮下的地面。该仪器将沿着探测车的轨道每10厘米进行一次测量,最深能够探测到地下10米的地方。

- MOXIE:将从火星大气中提取二氧化碳,并将其转化为氧气,每小时能产生大约10克氧气。

- Mastcam-Z:漫游者的主要眼睛,可以横向360度旋转,上下180度旋转,以观察周围的景观。该相机将拍摄彩色、3D和全景图像,以帮助科学家了解地形和周围岩石的矿物学。

- SuperCam:安装在漫游者头上的激光光谱仪,能从7米多远的地方用激光射向岩石,汽化一小部分矿物,然后车载设备将分析这些蒸汽,以帮助弄清楚岩石的组成成分。

- MEDA:火星环境动力学分析器,是漫游者的气象站。该仪器分布在颈部、身体和内部,测量空气温度、气压、湿度、辐射、风速和风向。

- PIXL:配备一台照相机,可以分辨出小于一毫米的火星岩石和泥土颗粒,还能通过x射线照射岩石并测量岩石发出的光的波长来探测岩石的化学组成。

- SHERLOC:利用拉曼光谱和发光技术扫描可居住环境中的有机物和化学物质,它将使用紫外激光进行类似的测量。

- WATSON:将拍摄分辨率为30微米的照片,以使化学反应更加真实。

这些设备将帮助毅力号在火星上进行各种探测任务,为人类深入了解火星和宇宙奥秘提供重要的科学数据。

取得一些科学成果简析

毅力号火星车自登陆火星以来,已经取得了一些科研成果,包括:

- 传回第一份科学数据:毅力号漫游车正在按照计划逐渐在火星上移动,漫游车上携带了PIXL岩石分析仪,可以利用多种方式研究火星岩石。毅力号在火星杰泽罗陨石坑周围,选取了一个区域的岩石,对其进行了分析,并传回了第一份科学数据。

- 得到岩石成分分析图:利用毅力号的科学仪器,毅力号团队得到了一份非常细致的成分分析图,通过分析图像的颜色、颗粒大小、质地等因素,可以了解该地区的岩石成分组成。

- 拍摄岩石特写照片:毅力号携带有岩石特写设备,首次传回的数据中,包含了一张岩石特写照片。该照片可以帮助科学家近距离观察火星表面的岩石特征,并与地球的岩石地貌进行对比。

毅力号火星车的科研成果将为人类深入了解火星和宇宙奥秘提供重要的科学数据。

人类首次在其他星球部署可飞行的直升机

机智号火星直升机是美国国家航空航天局(NASA)研发的一架小型直升机,大小如纸巾盒,于2021年4月19日首次升空。在三年的任务期间,机智号完成了72次飞行,飞行距离是原计划的14倍,总飞行时间超过两个小时。

2024年1月18日,机智号在执行任务时,螺旋桨的一个叶片出现损坏,导致其突然坠毁,为期三年的历史性任务终止。传回的图像显示,直升机螺旋桨叶片受损。

机智号受损

我国祝融号火星车和毅力号尚有差距,相信我们可以超越

祝融号和毅力号是中美两国在火星探测领域的重要成果,它们存在一些差距,主要体现在以下几个方面:

- 尺寸和重量:毅力号总质量为1025公斤,尺寸是长3米、宽2.7米、高2.2米。而祝融号的重量则为240千克,尺寸与毅力号相近。

- 动力来源:毅力号采用放射性同位素(钚238)核电机为动力驱动,总功率110瓦特。而祝融号使用的是太阳能电池板为动力。

- 携带载荷:毅力号上装配了7组科学载荷,总质量高达59公斤,身上总共安装了5款成像工具,10个科学设备。而祝融号的设备数量相对较少。

- 通信能力:毅力号着陆后仅用三分钟就传回了首张照片,而祝融号着陆后需要四天才能发布着陆现场照片,这表明中美在深空通信方面存在一定差距。

需要注意的是,这些差距并不代表祝融号的性能不如毅力号,而是由于两国在探测火星方面的技术水平、资源投入等方面存在差异。

有了祝融号等火星车的一手探测资料和经验,我国的火星探测将获得更大的发展,相信假以时日,我们能够赶上和美国在这方面的差距。

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