解密 | 今年那些要代我們去火星看看的探測器

錢江晚報·小時新聞記者 章咪佳

雖然早在20世紀60年代,人類已登上月球,並掀起了探月高潮。儘管月球有豐富的資源和能源,但月球表面沒有任何大氣,是超高真空狀態。人類需要再往遠處看——

在太陽系中,金星和火星是地球的近鄰。金星的表面溫度超過450℃,異常濃密的大氣中充盈著硫酸液滴,很難探測、開發。於是火星,有望成為繼月球之後人類的又一塊“新大陸”。

2020年夏天,全世界將有三個不同的火星探測車計劃發射到火星:中國的“火星一號”(暫定名)探測車,NASA的“火星2020”探測車,以及歐洲和俄羅斯的“Rosalind Franklin”號火星車。

在過去的2010年代,火星迎來了來自地球的“機遇號(Opportunity)”和“好奇號(Curiosity)”火星車,2004年,美國國家航空航天局 (NASA)“機遇號”火星車登陸火星;2012年,NASA的“好奇號”火星車登陸火星。2019年2月,在登陸火星15年後,“機遇號 ”火星車宣結束服役,正式下線。現在,“好奇號”是火星上唯一一輛還在使用的探測車,這也標誌著人類探索火星的第一個十年結束。

在老一代火星車逐漸退役的同時,新一批的火星車項目正在緊鑼密鼓的準備中,並計劃重新定義未來十年的火星探索之旅。

如果這三輛探測車能在 2021 年成功登陸火星,那麼火星將首次擁有三輛可運行的探測車,甚至有可能是四輛——如果到時“好奇號” 仍在運行。這也意味著,在美國主導火星探測數十年之後,除了 NASA 以外,還將有兩個國家(機構)的火星車進行探測任務,使火星表面探測任務實現多樣化。

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火星探測器外觀圖

“火星一號”探測器

中國首次火星探測任務計劃於2020年擇機實施,目標是通過一次發射任務,實現火星環繞和著陸巡視,開展火星全球性和綜合性探測,並對火星表面重點地區精細巡視勘查。

據中國首次火星探測任務相關專家介紹,我國火星探測任務的實施步驟分別是:使用長征五號火箭將火星探測器發射至地火轉移軌道,隨後在地面測控系統的支持下,通過多次軌道機動和中途修正,在近火點實施制動,進入環火橢圓軌道,運行到選定的進入窗口,探測器將進行降軌控制,釋放著陸巡視器。

著陸巡視器進入火星大氣後,通過氣動外形、降落傘、發動機、多級減速和著陸反衝軟著陸。

巡視器和著陸平臺分離後,將開展區域巡視探測和相關的一些工程實踐活動。環繞器將為巡視器提供中繼通信鏈路,並開展環繞科學探測。

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圖為著陸巡視器外觀圖。著陸巡視器與環繞器分離,經過氣動外形減速、降落傘減速、反推發動機減速,展開著陸腿,緩衝著陸到火星表面,火星車釋放,開展巡視探測。環繞器在軌道上進行科學探測,併為火星車提供對地數據中繼服務

過去的六年裡,中國國家航天局已經發射了兩輛月球探測器,其中一輛目前正在首次探索月球的背面。現在,中國航天科技集團有限公司 (CASC) 正準備向火星發射探測器,如果成功,這將標誌著中國將首次執行地月系統之外的探測任務。

中國的火星探測器有一個暫用名——“火星一號”,國家航天局總工程師葛小春在4月22日的新聞發佈活動上透露,中國首次火星探測任務名稱、任務標識將於4月24日,在2020年“中國航天日”線上啟動儀式上公開。

“火星一號”是新一代火星探測車中體積最小的,但它將執行與同類探測器類似的任務:尋找火星表面的生物特徵和生命跡象。

目前,“火星一號” 最終著陸點尚未公佈選定,但首選的目標是 Chryse 平原或 Isidis 平原的平坦地區。“火星一號”還將包括一個固定著陸器和一個軌道飛行器。

軌道飛行器將配備高分辨率照相機、中等分辨率照相機、地下雷達、礦物光譜儀、中性和高能粒子分析儀以及一個磁力儀。

“火星一號”探測車由太陽能提供動力,質量幾乎是“玉兔”月球車的兩倍,它將攜帶探地雷達、多光譜照相機、激光擊穿光譜儀,以及探測氣候和磁環境的儀器。

圖 2020 火星探測器概念圖(來源: NASA)

“火星2020”探測車

“好奇號”火星車對NASA來說是一個巨大的成功,所以他們決定在“好奇號”的基礎上進行改進。“火星 2020 探測車(Mars 2020)”在結構上源自“好奇號”,不過它比“好奇號”更大、更重。

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“好奇號”檔案

“火星2020”探測車將攜帶全新的組件,比如火星直升偵察機,這將是第一架在另一個星球上飛行的飛行器。

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左 “好奇號”,右“火星 2020 探測車” NASA

“火星2020”探測車將在Jezero隕石坑通過“天鶴(Sky-crane)”助降系統著陸,這與當年“好奇號”在 Gale 隕石坑的著陸點類似。數十億年前,這兩個隕石坑都被水淹沒,這使得它們成為尋找過去宜居跡象的理想場所。

“好奇號”的任務,是尋找適合生命的成分和條件,它已經完成了這個目標。火星 2020 探測車配備了能夠識別岩石中是否有潛在化石或生物特徵的儀器,並將在 “好奇號” 探測結果的基礎上開展進一步探測。

與“好奇號”相比,“火星2020”探測車還配備了一個更結實的鑽頭,因為它的主要任務是提取和儲存樣本,在未來的計劃任務中可以採集這些樣本,並送回地球。

“Rosalind Franklin號”火星車

Rosalind Franklin 號火星車是以英國 DNA 研究先驅、化學家 Rosalind Franklin 的名字命名的,它是歐洲航天局 (ESA) 和俄羅斯航天局 (Roscosmos) 聯合開發的“ExoMars”系列任務的最新版本探測車。

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“Rosalind Franklin號”火星車的大小大約是“好奇號” 的三分之一,它的主要任務是尋找火星上過去的生命跡象。雖然它的官方著陸點尚未公佈,但可能的著陸點是位於Oxia Planum地區的一個隕石坑,因為那裡似乎有粘土沉積,這是數十億年前存在水的證據。

“Rosalind Franklin”號火星車將由名為“Kazachok”的俄羅斯著陸器送到火星。對歐洲航天局和俄羅斯宇航局的科學家來說,著陸器可能尤其傷腦筋,因為2016年歐空局的Schiaparelli號著陸器曾在火星上墜毀。希望 Kazachok 號著陸器和 Rosalind Franklin 號火星車不會遭遇同樣的命運。

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