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好奇号火星探测器(3)

2016-06-02 >>编辑:常识坊整理


其它设备

      桅杆相机:(以下简称MastCam)是“好奇”号的主要成像工具,负责拍摄火星地貌的高解析度彩色照片和视频,供科学家进行分析。MastCam由两个照相系统构成,安装在“好奇”号主车身上方的一个桅杆上。在“好奇”号在火星表面行进时,MastCam能够获得很好的视野。MastCam拍摄的照片将帮助任务组驱动和操控“好奇”号。

火星手持透镜成像仪:(以下简称MAHLI)功能相当于一个超级放大镜,允许地球上的科学家更细致地观察火星上的岩石和土壤。这台仪器可以拍摄小到只有12.5微米(不及一根人发的直径)的地貌特征彩色照片。MAHLI安装在“好奇”号的5关节7英尺(约合2.1米)机械臂末端,本身就是一个工程学奇迹。形象地说,这台仪器就是科学家的一个高科技手持透镜,将对准他们希望对准的任何地方。[10]
火星降落成像仪:(以下简称MARDI)是一台小型摄影机,安装在“好奇”号的主车身上,负责拍摄“好奇”号降落火星地面过程的影像。届时,这辆火星车将借助一个悬浮的火箭动力太空起重机完成降落。MARDI将在“好奇”号距离火星地表1英里(约合1.6公里)或2英里(约合3.2公里)时启动,此时的“好奇”号将丢弃隔热板。在“好奇”号触地前,这台仪器将以每秒5帧的速度拍摄影像。MARDI拍摄的录像将帮助“火星科学实验室”任务组规划“好奇”号的火星之旅,同时为科学家提供登陆地——直径100英里(约合160公里)的盖尔陨坑的地质信息。[10]
火星样本分析仪:(以下简称SAM)是“好奇”号的心脏,重83磅(约合38公斤),占到“好奇”号所携科学仪器总重量的一半左右。SAM由3个独立的仪器构成,分别是质谱仪、气相色谱仪和激光分光计。这些仪器负责搜寻构成生命的要素——碳化合物。此外,它们还将搜寻与地球上的生命有关的其他元素,例如氢、氧和氮。[10]
SAM安装在“好奇”号主车身内。“好奇”号的机械臂通过车外的一个进口将样本送入SAM。所采集的一些样本将来自于岩石内部,利用机械臂末端2英寸(约合5厘米)的钻头钻入岩石提取。这是第一个安装可提取岩石内部样本的工具登陆火星的火星车。

       化学与矿物学分析仪“(以下简称CheMin)可用于确定火星上的矿物类型和数量,帮助科学家进一步了解这颗红色星球过去的环境。与SAM一样,“好奇”号的机械臂通过车外的一个进口将样本送入CheMin进行分析。分析时,这台仪器向样本发射X射线,根据X射线的衍射确定矿物的晶体结构。克里斯普在接受太空网采访时表示:“在我们看来,这就像是在变魔术。”X射线衍射是地球上的地质学家使用的一种重要的分析技术,从未在火星上使用过CheMin将帮助“好奇”号进一步了解火星矿物的特征,超过它的前辈“勇气”号和“机遇”号火星车。[10]
化学与摄像机仪器:(以下简称ChemCam)可以向30英尺(约合9米)外的火星岩石发射激光,使其蒸发,而后分析蒸发的岩石成分。借助于这台仪器,“好奇”号可以研究机械臂无法触及的火星岩石。此外,ChemCam同样可以帮助任务组在远处确定是否应该派遣“好奇”号前往一个特定的地带进行探测。ChemCam由几个不同组件构成激光器安装在“好奇”号桅杆上,旁边是一台摄像机和一架小型望远镜。3台光谱仪安装在车身上,通过光纤与桅杆上的设备相连,负责分析蒸发的岩石样本中受激电子发出的光线。
阿尔法粒子X射线分光计:(以下简称APXS)安装在“好奇”号机械臂末端,负责测量火星岩石和泥土中不同化学元素的数量。届时,“好奇”号将让APXS与样本接触,APXS通过发射X射线和氦核进行分析。这些“弹药”能够将样本中的电子撞出轨道,进而产生X射线。根据放射出的X射线的特征能量,科学家能够确定元素的类型。“机遇”号和“勇气”号安装了早期版本的APXS,用于揭示水在影响火星地貌过程中扮演的角色。

         中子反照率动态探测器:(以下简称DAN)安装在“好奇”号主车身背部附近,将帮助火星车寻找火星地下的冰和含水矿物质。这台仪器将向地面发射中子束,而后记录下中子束的反弹速度。氢原子往往延缓中子的速度,如果大量中子速度迟缓,便说明地下可能存在水或者冰。DAN能够发现地下6英尺(约合2米)浓度只有0.1%的水。
辐射评估探测器:(以下简称RAD)体积与一个烤面包机相当,在设计上用于帮助准备未来的火星探索任务。这台仪器负责测量和确定火星上所有类型的高能辐射,包括快速移动的质子和伽玛射线。RAD的观测数据允许科学家确定宇航员暴露在火星环境下时将受到多大剂量的辐射。此外,这一信息也有助于科学家了解辐射环境对火星生命的产生和进化构成多大障碍。
火星车环境监测站:(以下简称REMS)安装在“好奇”号桅杆中部,是一座火星天气监测站,负责测量大气压、湿度、风速和风向、空气温度、地面温度以及紫外辐射所有这些数据汇聚成每日和每季报告,帮助科学家详细了解火星环境。
火星科学实验室进入、降落与着陆仪:(以下简称MEDLI)并不是“好奇”号携带的仪器之一。这一装置内置在隔热板中,负责在“好奇”号穿过火星大气层过程中对其进行保护。在“好奇”号穿过火星大气层过程中,MEDLI也负责测量隔热板经受的温度和压力。这些信息将帮助工程师了解隔热板的状况,同时利用这些数据改进未来的火星探测器。
导航相机:好奇号在桅杆上装有两对导航用的黑白3D相机,每个有45度的视野。主要用于辅助地面控制人员规划好奇号的行动路线。
化学相机:用高能镭射在远达七米外气化分析目标,通过分析过程中发出的强光,来测定目标物的成分。
避险相机:好奇号在四个角落的较低位置各装有一对避开障碍用的黑白3D相机,每个约有120度的视野。它们主要用来防止好奇号意外撞上障碍物,并在软件的帮助下,让好奇号能够在一定程度上自主决定行走路线。
机械手臂:好奇号的机械手臂备有钻头,可钻入岩石内部采集样本,并在机身内进行化验,将分析结果及时回传地球上的NASA。
携带这些“科学武器”的“好奇”号相当于一个标准的野外地质学家,其能力足以令此前的任何火星着陆器相形见绌。以核燃料钚提供动力的“好奇”号在火星表面的连续行驶能力和机动能力都更强。美国航天局火星探测项目主任道格·麦奎斯申认为,“好奇”号是航天局“极为重要的旗舰项目……重要性与哈勃(太空望远镜)相当”。
4探索成果

日偏食

      好奇号火星车拍到的日偏食2012年9月,好奇号火星车拍摄了大量火星日偏食的照片。地球上的日食由月球在太阳和地球之间穿过形成,火星上的日食则由火星的两颗卫星所致。照片中,太阳被火卫一遮住,好像被“咬”了一口。
古河床

       2012年9月27日,美国宇航局的科学家称,他们在“好奇号”传回的火星照片上发现,在盖尔陨石坑( Gale Crater)北部边缘和夏普山(Mount Sharp)之间有许多已经聚合成砾岩的碎石,这些碎石应该是非常湍急的河水流过时带到这里的。根据这些碎石的大小和形状,科学家估算出这条古老火星河流的流速为大约0.9米/秒,深度大概相当于人的脚踝到臀部之间的高度。一些碎石已经被磨得十分圆滑,证明它们是经过了漫长的旅程到达这里的。
不明碎片

       2012年10月7日,在首次收集火星土壤样本时,好奇号火星车发现地面上存在一个尺寸很小的不明物体,好似银片或者其他某种物品的碎片。10月8日,由于发现地面上的一个明亮物体——可能是从“好奇”号上脱落的碎片——项目组决定不使用机械臂。“好奇”号拍摄了这个物体的照片,以帮助项目组进行鉴别并评估可能对样本收集带来的影响。
证明有水

         2013年9月,美国航天局“好奇”号火星车发现,火星表面土壤按重量算约2%是水分,这意味着每立方英尺(不到0.03立方米)的火星土壤能够获得约1升的水。美国伦斯勒理工学院和美国航天局等机构研究人员2013年9月26日在《科学》杂志上报告说,他们利用“好奇”号携带的样本分析仪,将其登陆火星后获得的第一铲细粒土壤加热到835摄氏度的高温,结果分解出水、二氧化碳以及含硫化合物等物质,其中水的质量约占2%。论文第一作者、伦斯勒理工学院的劳里·莱欣说,“现在知道火星上应该有丰富的、可轻易获得的水”,这是“最令人激动的结果之一”。今后如果有人登上火星,只需在火星表面铲起土壤,然后稍稍加热,就可获得水。
神秘亮光

       2014年4月,好奇”号探测器从火星上发回的最新照片中出现一抹神秘的亮光,引发外界热议。有人说,亮光
“好奇”号最新照片显示火星有“亮点”
“好奇”号最新照片显示火星有“亮点”
看起来很像人造光,不排除这个红色星球上“存在智能生命的可能”。
从照片上看,这是一个很诡异的白色“亮点”。由于在周围暗灰色的背景中显得很突兀,因此有猜测称,这很可能暗示火星上存在地下智能生命形式。
不过,也有分析认为,更大的可能是照片成像过程中出现了小问题,以前有很多类似的“火星生命论”都被证实是错误的。
5机器故障

传感器受损
2012年8月22日,美国宇航局通报“好奇”探测器携带的“气象站”之上的一台风况显示传感器损坏。传感器损坏的原因尚未查明,工程师们估计是“好奇”号着陆过程中火星表面石块飞溅,击中了传感器电路,破坏了布线。“气象站”记录空气和地面温度、空气压力和湿度、风速和方向,这些参数由遍布巡视探测器的传感器提供。
位于小型吊杆正面的风力传感器未受影响,但只剩下一个传感器,这对全面了解火星上的风状况带来了困难,也降低了“好奇”号探测特定方向风速和风向的能力。
钻头消毒不彻底
2012年9月11日,当“好奇”号火星探测器最终展开机械臂钻入火星表面时,美国国家航空航天局(NASA)的科学家希望不要在这个布满尘埃的红色星球发现水,因为“好奇”号的一个钻头未经严格消毒,其表面所携带的细菌可能给火星造成污染。
两台机载计算机故障
美国航天局2013年3月1日表示,由于主计算机出现故障,“好奇”号火星车已进入名为“安全模式”的最小活动状态,其科学工作也已全部暂停。航天局喷气推进实验室“好奇”号项目经理理查德·库克表示,故障出现于2月27日,当天“好奇”号未向地球传回记录的数据,也未按计划进入睡眠状态。地面工程师检查后发现,故障与主计算机闪存崩溃有关。尽管崩溃原因未明,但科学家推测可能由宇宙射线中的高能粒子所致 。
计算机删除文件故障致“安全模式”
2013年3月18日,美国“好奇”号火星车项目首席科学家约翰·格罗青格说,由于17日晚第二次遇到计算机故障,“好奇”号再次进入名为“安全模式”的最小活动状态。出现的新故障是由于计算机系统要删除的一个文件与“好奇”号正使用的文件有关联,删除过程中发出错误提示,“好奇”号随即进入“安全模式”。格罗青格说,“这起并非罕见或不同寻常的事件”,仅意味着“好奇”号投入科学工作的时间再次被推迟。若不是出现这次故障,“好奇”号原本将于18日恢复科学工作。目前来看,解决故障可能需要“两个火星日”(一个火星日长为24小时39分钟35秒)。
6探索意义

根据奥巴马政府的太空战略,美国将以火星为太空探索的新目的地。美国航天局计划到2030年代中期,将宇航员运送至火星轨道。

“好奇”号于2011年发射升空,它将扩大美国宇航局对火星的探索领域,并将有助于天文学家更好地了解这颗红色行星是否存在水。该火星车收集的数据,或许还有助于科学家弄清火星上是否存在生命,以及火星的可居性问题。该火星车还将对这颗红色行星的气候及地质情况进行评估,为人类探索任务做准备。
7着陆纪念

2014年8月6日,是美国宇航局官方研发的最先进的好奇号火星车着陆火星两周年的纪念日。
在它第一年的工作中,好奇号火星车达成了它预定的科学目标,即判定火星过去是否曾经存在适宜微生物生存的环境条件。在一个名为黄刀湾(Yellowknife Bay)的地点,好奇号发现了一些含有粘土矿物的沉积岩层,这表明在数十亿年前这里曾经是一片充满淡水的湖泊。这里曾经拥有生命发展所需的所有必要条件以及微生物所需的能量来源。
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