当前位置:皇牌天下 > 科技中心 > 美敲定下一代火星车着陆点皇牌天下

美敲定下一代火星车着陆点皇牌天下

文章作者:科技中心 上传时间:2020-02-16

从火星拿石头回来:24亿美元起 美国正打造能将样本运回地球的火星车

美敲定下一代火星车着陆点 将于2020年发射并带样本返回地球

皇牌天下 1

皇牌天下 2

火星2020探测器的钻孔系统 图片来源:Patrick Fallon

Jezero 陨石坑 图片来源:NASA/JPL-Caltech

2012年,Adam Steltzner成为工程界的明星。因为该团队对探测器机动性的大胆设计,美国的火星探测器好奇号这一年在火星表面完美着陆。而现在,Steltzner只关心一个问题:如何进行清洁。

本报讯 美国宇航局于11月19日宣布,首个采集火星岩石并最终返回地球的火星车将会探索赤道附近的Jezero陨石坑。Jezero是一个45千米宽的陨石坑,这里曾经充满了水,因此火星生命有可能在陨石坑中繁衍。

他执意清洁的对象是一个和他的手掌差不多大小的深灰色金属管。Steltzner工作于喷气推进实验室的一栋仓库般的建筑:他是NASA下一个火星探测器的首席工程师。要完成这次火星探测器任务,这个金属管必须成为地球上最干净的物体之一。

“从这个独特的区域获取样本将彻底改变我们对火星及其孕育生命能力的看法。”从4个候选着陆地点中选择了Jezero陨石坑的NASA科学副局长Thomas Zurbuchen这样说道。

这个重达一吨的六轮火星车计划在2020年7月于佛罗里达州发射,携带43个这样的金属管开始长达7个月的火星之旅。抵达火星之后,探测器将在火星表面行驶,并用这些金属管采集尘土、岩石或气体。随后,这些管子会被密封存放在火星表面,等待几年、甚至几十年后的另一架航天器把它们带回地球。这将会是人类把火星物质带回地球的首次尝试。

目前还不确定的是,火星车在完成对Jezero陨石坑的测量后,是否会继续长途跋涉到另一个地点。一些科学家希望探测器能够前进28公里,到达一个被称为“中点”的地方,在那里它可以对这颗红色星球上已知最古老的岩石进行取样。

如果一切顺利,这些样本将会成为有史以来最宝贵的地外样本。塞在某个金属管里的,可能会是证明地外生命存在的那个微生物体、生物矿物质或有机分子。

该机构位于华盛顿哥伦比亚特区的行星科学部的代理主任Lori Glaze说:“无论如何,2020年发射的下一代火星车将为NASA在未来几年的火星计划指明方向。”

这就是Steltzner和团队要做到非常清洁的原因了。一个来自地球的细胞,或者一点点其他污染都会毁掉明确检测到火星微生物的全部机会。因此,该团队正在设计一个机器人采样系统,以保证全程没有污染。“我们要比有史以来的任何人都更干净。”Steltzner一边说,一边摇晃金属管,“我们得好好设计这玩意儿。”

Jezero陨石坑是36亿年前由一颗陨石撞击形成的。有一段时间,这里的水深大约为250米,之后这些水流了出来,留下的沉淀物可能包含有生命的记录——如果它们真的存在的话。“你看到一个峡谷形成并留有沉积物。”该任务的项目科学家Kenneth Farley说,“这是一个主要的吸引力。”

这次尝试的赌注不能更高了。NASA把24亿美元和火星探测项目的未来都押在了火星2020探测器上。如果这次任务能够采集到一套无污染的岩石样本,且最终将这些样本取回地球,这些样本便将会决定太阳系科学的发展。如果计划失败——火星素有太空计划坟墓的恶名——NASA就将不得不放弃数十年来的梦想。

Zurbuchen说,Jezero陨石坑地貌丰富,对研究火星很有价值。研究人员根据已有资料认为,这个陨石坑曾经是河流三角洲,有黏土和碳酸盐岩等,可能还有水流曾经带来的各种矿物质,因此有望在这里收集到有机分子,发现微生物存在的迹象。

JPL依偎着洛杉矶东北部的山脉。校园里,不穿外套的工程师漫步在桉树遮荫的小径上。其中一些人拐弯进入了一桩建筑,在这里,任务指挥员操控着目前在火星上工作的两辆火星车。其他人则继续步行至179号楼——航天飞行器组装车间,无数月球、火星和行星际空间的任务设备都在这里诞生。

但研究人员也表示,这里有大量巨石和悬崖,多处为风蚀地貌,这种地质多样性给火星车的着陆带来挑战。

现在,这里也是2020年火星探测器成型的地方。到目前为止,这栋建筑中巨大的洁净室里只有此次任务的一个主要部件——一个被包裹在银色包装纸里的盘状隔热盾。

Farley说,由于Jezero陨石坑是碳酸盐岩的故乡,其化学成分可以揭示湖水和火星大气在遥远的过去是如何相互作用的。而上游发现的各种各样的岩石可能已经被冲入陨石坑,探测器也可以在那里研究它们。

4年前,在2020年的火星任务公布时,NASA就大力宣传了他们重复利用的能力。从1996年重11公斤的探路者号,到2003年重180公斤的勇气号和机遇号,再到2012年重达900公斤的庞然大物好奇号,NASA已经成功将一系列探测器送上火星上。JPL设计制造了所有探测器,每一次新任务都意味着更复杂的设计和更大的科学野心。

Farley说,这个陨石坑的科学价值一直吸引研究人员,但过去认为,火星车难以在这里安全着陆,然而新技术使火星车在此着陆成为可能。比如工程师开发了一种被称为“地形相对导航”的新技术,可将火星车安全送至火星表面。

但现在,从工程学角度来看,一些为好奇号任务所做的工作可以直接用在2020年火星探测器上。新探测器约85%的部分将会继承过去的设计——底盘、动力和通讯系统,还有其他可以从好奇号上复制的元素。“我们用更少的钱办了更多的事。”参与过数次火星探测器任务的项目副经理Matt Wallace说。

Jezero陨石坑的不同地质构造及周围环境帮助它击败了2020年火星车的其他潜在目的地。其中包括火星上一些最古老岩石——“东北锡尔蒂斯”,以及“勇气号”火星车在2004年至2011年间探测过的哥伦比亚山。

新探测器负责科研的部分将重新设计:在火星上开展测量工作的工具,以及负责收集和储藏岩石样本的系统。新探测器的科学载荷将包括7套设备,都是全新或改进设计的。例如,探测器桅杆上的全景照相机将拥有变焦功能,可以细致观测科学家感兴趣的区域、探测器的机械臂将会搭载紫外线和X射线质谱仪,能比好奇号的设备更加细致地测绘岩石。

耗资24亿美元的火星车计划于2020年7月发射,2021年2月登陆火星。它将携带37根样品管和5个备件,并用它的机械臂将其装满。火星车的机械臂是一种用来钻取长而细的火星岩石的装置。在探索这颗红色星球的过程中,火星车将收集各种样品,并最终将这些样品送回地球。

本文由皇牌天下发布于科技中心,转载请注明出处:美敲定下一代火星车着陆点皇牌天下

关键词: 皇牌天下