毅力号终究不负地球人厚望,成为第5辆幸运火星车,与好奇号作伴

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毅力号火星车不负地球人厚望,跟2012年好奇号一样成功登陆红色星球,成为探火史上第5辆幸运火星车、目前现役第二辆火星车、装备最先进的火星车,也是NASA第9次成功登陆火星任务。

并且快速传回第一批图像。

毅力号成功登陆火星时间点:美东时间2021年2月18日15:55:31(北京时间2月19日4:55:31)。

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地球发射时间点:美东时间2020年7月30日7:50,北京时间2020年7月30日19:50。

期间历时203天、太空飞行近5亿公里,整个任务耗资高达27亿美元,成为迄今为止最昂贵的探火任务。

探火压轴戏终于重磅登场,毅力号锁定203天后登陆火星

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迎接这一历史性荣耀的不仅包括NASA及旗下JPL火星任务团队,还有一些著名地标也为毅力号亮出火星红甚至打出LOGO。纽约帝国大厦、洛杉矶航空港、圣路易斯州麦克唐纳天文馆纷纷起打出火星红,艺术家格里·霍夫斯泰特甚至在海拔3600米的瑞士埃格尔山峰投下巨大的毅力号LOGO。

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庆祝之余,核心问题来了——

毅力号火星车到底是如何成功登陆的?如何勇闯「恐怖七分钟」的?如何利用空中吊车精准软着陆的?

一张表告诉你这一切

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为何毅力号要选择空中吊车法着陆?

之所以毅力号不能采用洞察号、天问一号那种着陆方式(只靠反推火箭减速/悬停直至软着陆),主要考虑因素包括:其一,重型探测器必须装配重型反推火箭才行,而这种大推力火箭在靠近火星表面时,难免会掀起大量沙尘,对火星车及其科研仪器造成不可估量的扬尘危险,无异于遭遇一场火星沙尘暴。所以,在距火星表面大约18米处,火星车安全触地之时,立即熔断绳索,空中吊车快速飞离、远处硬着陆,以避对火星车造成扬尘等不利影响。

其二,空中吊车法可以同时避免前两种模式不足,即【安全气囊法】着陆质量很有限,无法承载重型探测器;【着陆支腿法】存在诸多风险:由于受到着陆支腿的限制,无论洞察号还是天问一号都对着陆地形要求很高,对着陆器稳定性要求很高,对着陆支腿设计和质量要求很高,对火星车驶下斜坡等都是不小的考验。反观,【空中吊车法】不仅越过这些诸多潜在风险,而且适合于越来越大、越来越重的探测器/火星车,无疑这就是未来趋势(除非星舰梦想成真,一步到位)。

毅力号与好奇号着陆完全一样吗?

对比2021年毅力号与2012年好奇号这对孪生火星车,着陆方式完全一样,细节略有不同。更先进之处在于,毅力号采用智能辨别系统选择着陆点之后分离降落伞,而不再像好奇号那样机械定时、固定式分离减速伞,从而让毅力号自主性软着陆变成更安全、更智能。


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为何选择杰泽罗作为着陆点?

杰泽罗陨石坑位于火星赤道以北的伊西迪斯平原西侧,直径45公里,距离好奇号着陆点盖尔陨石坑约3700公里,属于35亿 39亿年前火星远古时期的河流三角洲,拥有丰富的沉积物,很有可能找到火星生命曾经存在的最直接证据。而火星2020任务使命就是用最尖端的探测技术寻找火星生命的最直接证据。作为好奇号的升级版,毅力号将进一步寻找火星生命迹象,探测火星地质、环境条件,存储火星样本。

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火星2020任务装备有多厉害?

火星2020探测器包括两款顶配:毅力号火星车+机智号探测直升机。前者是NASA装备最先进的火星车,后者是全世界首架行星探测直升机,由此开创「火星探测车+探测直升机」全方位、立体化的全新行星探测模式。


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出身背景:毅力号火星车及携带的机智号直升机,都由NASA旗下的加州喷气推进实验室JPL研制出品,代表着21世纪第二个十年最先进最尖端的空间探测科技水准。

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主要特点:

①人类首次部署行星探测直升机,构建火星探测车+探测直升机全方位、立体化探测模式。

②首次利用火星制氧实验设备,试图在火星上制造氧气。

③首次进行火星声音采集,配备两支麦克风。

④动用最尖端的探测采样技术,试图找到火星生命的最直接证据。

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探测使命:

用最尖端的探测技术寻找火星生命的最直接证据。

作为现役火星车好奇号的升级版,毅力号将进一步寻找火星生命迹象,探测火星地质、环境条件,存储火星样本,为后续样本返回任务做准备。

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顶级装备:

毅力号火星车比好奇号重17%(126公斤),重达1吨多,大小相当于一辆宝马Mini Cooper。

携带8组科学仪器,包括就地资源利用、利用火星大气中的二氧化碳制造火星氧气实验设备(MOXIE);一套包含9个顶级钻头、17台独立马达的顶级采样装备,用于火星样本采集;研究岩石成分的超级成像仪等。毅力号携带仪器比好奇号重了50%。

可保存43种火星样本,每管样本相当于一根雪茄大小,为后续任务采样返回做准备。

装备多达23台照相机/摄像机,这是人类深空探测中配备最多观测设备的一次任务,360度全视野、高清晰度全程记录火星状况。

自带麦克风,驾驶和收集样本时录制同期声。

装备小型核动力电池(MMRTG),至少14年稳定持续供电110瓦,功率可以让一台家用冰箱正常使用。

NASA从1961年以来已在30多项太空任务中使用这一技术,而由美国能源部提供的毅力号核动力电池,无疑属于最新款。同时配备两组锂电池,电池容量可达43安培小时。

毅力号火星车任务期至少1个火星年(687个地球日)。

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与毅力号火星车一同发射的直升机Ingenuity机智号/独创号,将成为人类首架行星探测直升机,而且是在只有地球大气密度1%的火星空气中飞行。

这款无人机只有1.8公斤重,高约半米,螺旋桨叶片直径1.2米,每分钟旋转2400 2900转,比地球大气层飞行的直升机快10倍左右,动力采用太阳能。NASA希望能在30个火星日(31个地球日)内至少进行5次探测飞行,每次不超过3分钟。

智能化独立探测的同时,也为毅力号火星车规划最佳探测路线,为下一代探测直升机积累更多经验。

NASA正在研制更先进的下一代核动力探测直升机——Dragonfly蜻蜓号,计划将于2026年发往土卫六泰坦星。


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毅力号终究不负地球人厚望,成为第5辆幸运火星车,与好奇号作伴

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后续任务:

NASA与ESA欧空局联手,最早将在2026年发射最为复杂的火星后续任务(此前计划2028年发射),部署一颗返回式轨道飞行器、一架着陆器、一辆火星车,提取毅力号采集火星岩石样品,然后由火星上升运载火箭将样品送至返回式轨道飞行器,预计2031 2032年返回地球,为发现火星生命迹象获得强有力的直接证据。

耐人寻味的是,计划中的天问二号也将在2028年前后飞赴火星,不仅再次派去火星车,而且同样瞄准采样返回,这与NASA欧空局火星采样返回任务差不多同期

这就是说,谁能把握先机,谁就会率先实现火星探测时代的历史性突破,领先一步完成火星采样返回地球,这将是人类探火进程发展史破天荒的重大事件,足以载入科学史册。


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历次探火任务、尝试着陆火星探测任务,迄今人类共执行过47次火星探测任务,其中3次正在进行时,20次任务成功,25次失败,成功率只有43%,低于探月任务成功率53%(来自planetary.org)

目前已有两辆火星车:好奇号、毅力号纵横于红色星球。如果再加上三个月后着陆的中国火星车,多达三辆现役火星车,史无前例。

火星轨道上也将有8颗卫星在轨运行:NASA奥德赛、ESA火星快车、NASA火星勘察轨道器、NASA火星大气与挥发物演化任务探测器、欧俄ExoMars探索火星生命微量气体轨道器、印度曼加里安火星轨道器、阿联酋希望号火星探测器、中国火星全球遥感轨道器。

如今,这颗红色星球从未如此地接近我们地球人。探索火星,从科幻作品到发射探测器,再到载人登陆计划,从天马行空到火星科学,再到火星时代前奏。可以预见,火星作为人类最想登陆的行星,各大国争相逐鹿的新目标,必将是太空探索的下一个制高点。探索火星的过程将会提升人类文明,认识宇宙与生命的意义,还会促成一系列副产品与文明成果,让眼前的人类社会受益,其深远意义必将超过阿波罗登月。

火星是除了月球之外,人类热情最大、探测和尝试登陆任务次数最多的外星球,也是最有希望、最有条件让人类首先登陆的行星,更是人类成为跨行星物种,建立跨行星文明的首选星球。期待真正的火星时代尽早到来,人类第二个家园星球越来越亲切,越来越宜居。

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投稿时间:2021-02-20  最后更新:2021-02-20

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