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去火星上“科考”,在哪著陸很重要

作者:admin 來源:網絡整理 更新時間:2018-11-29 12:57

去火星上“科考”,在哪著陸很重要

11月26日,“洞察”號火星探測器樂成在火星埃律西昂平原著陸,開始了對火星內部布局和征象的探測。“洞察”號著陸的埃律西昂平原是一片火星赤道四面的龐大的火山平原,間隔“好奇”號火星車著陸的蓋爾撞擊坑僅約600公里。

而就在數天前,美國國度航空航天局(NASA)還發布了下一代火星車“火星2020”號的打算著陸所在。杰澤羅撞擊坑從三個備選著陸點中脫穎而出,成為了“火星2020”號火星車的目標地。

固然火星的個頭相對地球要小,但在其約一億四萬萬平方公里的外貌上為代價連城的火星探測器選定一個吻合的著陸點如故不是一件輕易的事,必要工程師與科學家彼此共同配合完成。

和地球一樣,火星外貌有各類地形地貌,既有一望無際的平原,又有深達6000米的峽谷和落差達27000米的太陽系第一高山。對付地球上的汽車駕駛員來說,在平展的地面上停車顯然要比把車停在斜坡上更為輕易,由于既不消擔憂汽車溜坡,也不消在起步時實驗相對偉大的坡起流程。對付火星車來說,在相對平展的地形上著陸同樣是風險更小、樂成率更高的選擇。火星的地形存在明明的南北差別。南半球遍布著坎坷升沉的山脈與峽谷,及大巨微小的隕石坑,北半球的地形則相比擬力平展。因此,除了具備非凡探測義務的探測器外,絕大大都的火星著陸探測器都下降在北半球及赤道四面。

探測器在著陸時,一樣平常都必要通過與大氣彼此浸染來減速,在著陸的最后階段才行使自身動員機提供的動力實現軟著陸。火星的大氣相對稀薄,假如著陸點的地理高程(與地球上的海拔觀念相同)過高,娛樂,那么探測器還沒有被大氣充實減速時就已經與火星外貌打仗。因此,一樣平常都要選擇高程較低的地區作為著陸點。

長時刻在火星事變的探測器要借助太陽能電池來發生電力。同時,用來導航和檢測障礙的光敏感器也必要較好的光照前提。火星的高緯地域無法得到富裕的光照,因此火星探測器大城市選擇在緯度小于30度的地區著陸。低緯度地域精采的光照前提也帶來了較量暖和的晝夜溫差,不會像高緯度地域那樣呈現極度的晝夜溫差和夜間低溫,從而使探測器更輕易維持自身的熱均衡。

假如探測器不慎下降在一片布滿巖石的地區,將會給探測器的事變帶來很大的貧困。巖石會粉碎探測器的著陸緩沖機構,阻礙減速動員機的正常事變。同時,對付火星車來說,遍布的巖石還會對它們的移動帶來阻礙。因此,一樣平常要選擇巖石較為希罕的處所作為著陸點。

除了在火星上著陸的探測器外,尚有MRO、MAVEN等探測器以環繞火星航行的方法為我們帶來火星的環球信息。操作這些軌道器的探測數據,科學家和工程師們可以對火星各個地區是否切合以上硬性束縛做出判定,給出也許的著陸點選項。

近期火星探測的科學方針以探求火星上此刻或曾經存在生命的證據為主。通過以往的研究,科學家們已經熟悉到,假如火星上的某片地區曾經是海底、湖盆、河床可能河道沖積形成的三角洲,那么這一地區很也許曾經存在可以或許孕育生命的情形。環繞火星航行的探測器除了可以或許發回最直觀的火星外貌照片外,還能操作搭載的多波段光譜儀和測高儀等儀器,帶來火星環球的外貌地形地貌、巖石因素等更富厚的信息。科學家們可以按照每艘著陸探測器的詳細科學方針,操作火星的環球數據選取一些隱藏可用的著陸點。之后,通過不絕的加密探測和較量接頭,縮小著陸點候選范疇,并確定現實行使的著陸點。

以“好奇”號火星車為例,這艘火星車最初打算于2009年發射,為其選取著陸點的事變在2006年就開始了。NASA向“火星探測項目說明組”的成員發出了征集著陸點的關照,各個研究機構的科學家們開始舉辦選點事變。很快,科學家們提交了33個可選的著陸點方案。NASA據此調解了環抱火星探測器的探測打算,以進一步得到這33個可選著陸點更過細的遙感視察信息。

一年后,科學家們再次召開研討會,操作已經得到的數據對著陸點舉辦了遴選。遴選首要考查四個方面的身分:獲取地質學特性的手段、相宜生命存在的證據、生物特性的存在以及評估該所在孕育生命潛力的手段。在顛末3天的接頭后,著陸點的候選者被低落到6個。

風趣的是,“好奇”號現實行使的蓋爾撞擊坑著陸點,在此輪PK中就已經出局了。然而,2008年,MRO探測器上搭載的CRISM光譜儀帶來了新的巖石因素探測數據。這些數據的說明表白,蓋爾撞擊坑中存在大量只能在富含水的情形中形成的礦物,意味著這里曾經存在著湖泊。另外,該處的地貌特性也表白此處曾經頻仍地被大水沖刷過。

這些新環境引起了科學家們的極大樂趣,并將蓋爾撞擊坑從頭列為備選登岸點。此時,“好奇”號使命因為其他緣故起因被推遲到了2011年,科學家們得到了更長的時刻來對著陸點舉辦更為充實的評估。

2010年,在召開了最后一次研討會后,科學家們如故沒有對著陸點的選取告竣同等。因此,包羅蓋爾撞擊坑在內的四個候選點的上風、劣勢和科學家的提議被總結在一份僅有4頁的文件中提交給NASA總部,由NASA官員做出最后的抉擇。從樂成著陸至今,“好奇”號已經帶來了大量的新科學發明,本年6月還發明白有機物分子存在的證據,從而聲名選取蓋爾撞擊坑作為著陸點是相等樂成的。

今朝,對載人登岸火星的著陸點研究也在舉辦傍邊。和探測器一樣,載人使命也必要在一片較為平整的地形上實現軟著陸。其地理高程較低、陣勢平展無大量巖石等要求與無人探測的著陸點要求同等。另外,載人登岸火星還要思量更多身分。

因為從地球前去火星的運載本錢龐大,因此在當前的技能前提下宇航員們很難攜帶大量的水前去火星,他們一般保留所必要的水必需在火星被騙場取材。同時,水還可以供宇航員們在火星長舉辦農作物出產,通過電離發生供他們呼吸的氧和可以作為飛船燃料的氫。

在火星上,可以或許大量發生水的途徑有兩個。一個是通過解析水合礦物質,另一個則是開鑿火星上的冰層。從直覺上看,開鑿冰層好像是一個越發輕易且直接的選項。然而,火星上的冰層一樣平常存在于嚴寒的極區,這里的低溫將給宇航員的保留和登岸飛船的正常運作帶來更大的挑釁。極度的低溫也意味著開鑿冰層必要淹滅較多的能量。另外,宇航員從火星極區騰飛返回地球時,無法像在赤道那樣獲得火星自轉的“助力”。因此,在低緯度地域探求富含水合礦物質的地域著陸今朝被以為是越發公道的選擇。(作者李會超 系哈爾濱家產大學深圳校區博士后)

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