Saturday 25 August 2012

“好奇”号的火星任务

http://www.nanyang.com.my/node/472365?tid=490

2012年8月6日,美国宇航局的“好奇”号探测车经过8个月半长达5亿公里的飞行距离后,终于登陆火星。这是近年来续“勇气”号和“机遇”号后,美国太空署登陆火星兼成功操作的第三辆探测车。
 
根据该署资料,“好奇”号探测车重达一吨,是一辆小汽车的体积。该探测车创造了多项世界纪录,除了拥有多种尖端科学仪器,更是第一辆以核能提供动力的火星探测车,保证至少14年的电供。然而,这项总值25亿美元计划最大的突破并不是“好奇”号本身,而是承载“好奇”号的太空船如何在7分钟内从2万公里的时速,到最后毫发无伤的安全落地火星表面。
 
恐怖七分钟大突破
 
在降落过程中,太空船必须先后用反方向推力、降落伞及飞控多种机动方式降落在火星表面。过程中,船体所承受的最高温度达到摄氏2100度。而在距离火星表面8公里高度,隔热罩将会与船体脱离,此时,并依靠船上的8台“着陆发动机”的反方向升力发动机,配合下降组合上的雷达系统测量高度和下降速度。这些数据必须即时送到任务电脑内,以即时控制下降速度。
 
在下降组合及“好奇”号探测车的下降速度降至0.75秒速以后,下降组合内的探测车将逐渐被绳缆吊下。当探测车的轮子抵达地面时,下降组合将立即剪掉缆绳,并迅速飞离探测车才逐渐降陆。这一系列的机动虽然看起来相当简单,但不仅在探测车硬体设计上要求严格,操作软体程序除了必须完美无瑕,还得与硬体的互动反应迅速。而且,这是人类探测星球史上的一大技术突破,史无前例。这也是为何“好奇”号登陆的这7分钟被科研人员称为“恐怖7分钟”。
 
运用五百科学专才
 
此外,飞船飞行和下降组合的降落时间也充满变数。例如降落和飞行时间受到火星表面上的海拔高度、气候、风向活动,沙尘风暴甚至是太阳磁场活动等因素影响。遇上这些异常活动,飞船上的探测仪器不仅要反应迅速,电脑也要及时发出指令,让仪器采取针对性的动作确保登陆成功。更重要的是,在“好奇”号登陆过程中,在地球上的科学家无法对飞船发出指令。
 
换句话说,该复杂的降陆过程完全自动化。即使要从地球发出无线电指令到火星上的飞船或是探测器,也须耗时至少14分钟才能抵达。
 
事隔数星期后,“好奇”号车上的探测系统不仅陆续启动,并且已向地球发送所拍摄的高清彩照。同时,地球上的研究人员也已开始确定探测车附近的地理环境与石块,预计在一周内可正式测试。届时,“好奇”号上的镭射探测器、各式谱仪、化学与矿物分析仪器、显微镜等将会一一派上用场。
 
美国太空署此次耗费巨资,速,电脑也要及时发出指令,让仪器采取针对性的动作确保登陆成功。更重要的是,在“好奇”号登陆过程中,在地球上的科学家无法对飞船发出指令。换句话说,该复杂的降陆过程完全自动化。即使要从地球发出无线电指令到火星上的飞船或是探测器,也须耗时至少14分钟才能抵达。
 
事隔数星期后,“好奇”号车上的探测系统不仅陆续启动,并且已向地球发送所拍摄的高清彩照。同时,地球上的研究人员也已开始确定探测车附近的地理环境与石块,预计在一周内可正式测试。届时,“好奇”号上的镭射探测器、各式谱仪、化学与矿物分析仪器、显微镜等将会一一派上用场。
 
美国太空署此次耗费巨资,动用多达500名科学专才,主要是想在火星表面上寻找生命迹象。而所谓的生命迹象并不意味着在火星上寻找有智慧或是高等生物;相反地,是希望在泥土与岩石中找出生物的基本化学粒子,或是其他可以证明生物存在的化学粒子等。根据美国太空署较早的火星地理探测结果显示,火星南极土壤下疑有冰的存在。
 
未获中文媒体重视
 
这一次“好奇”号降陆计划也是跨国计划。例如该探测车上的两项仪器(照相机与样本分析仪)便是由法国太空署负责;澳洲坎贝拉深空通讯馆则负责分析飞船降落过程的电子讯号并传达给美国太空署。科研界对“好奇”号此趟探测活动寄予厚望,希望不仅让人类对宇宙环境有更深一层的了解,也能让人类对地球有更深入的认知。例如从火星的地质与地底活动让人类更了解地球的形成与地震等等。
 
虽然“好奇”号此次突破以往技术层次更高,而且期望为人类对火星的了解有更大贡献,却未获得中文媒体着重和深入报道;相反地,2011年的太空站与太空船对接反而被中文媒体捧上天。若把此次的火星登陆、探测活动与太空站的对接技术比较起来,后者不仅小巫见大巫欠缺创意,而且更未突破地球的引力圈。更何况类似对接对欧美俄来说已经是多见少怪。
 
无可否认,美国的确是太空技术的佼佼者!

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