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『太空科普』美國(guó)毅力號(hào)成功登陸火星，后續(xù)它要干點(diǎn)啥？

來(lái)源：中國(guó)航天報(bào)

發(fā)布時(shí)間：2021-02-19

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北京時(shí)間2月19日凌晨4時(shí)55分，美國(guó)“火星2020”任務(wù)中的毅力號(hào)火星車(chē)經(jīng)過(guò)6個(gè)多月的飛行，成功著陸在火星表面的杰澤羅隕石坑，正式開(kāi)啟探測(cè)之旅。
科研人員慶祝“毅力號(hào)”著陸后傳回的首張火星照片
2020年，希望號(hào)、天問(wèn)一號(hào)、毅力號(hào)三個(gè)探測(cè)器分別出征火星。
希望號(hào)于2021年2月9日開(kāi)始環(huán)火，執(zhí)行環(huán)繞探測(cè)任務(wù)；天問(wèn)一號(hào)于2月10日進(jìn)入環(huán)火軌道，開(kāi)始“繞、著、巡”三步走的第一步；毅力號(hào)于今日凌晨抵達(dá)火星，開(kāi)始執(zhí)行著陸巡視探測(cè)任務(wù)。
選擇直接著陸火星的毅力號(hào)后續(xù)還要干些啥呢？

01
當(dāng)然是拍照
毅力號(hào)在成功登陸火星的第一時(shí)間，便開(kāi)始了拍照之旅，然后通過(guò)中繼衛(wèi)星，把紅色新家的照片傳回地球。

毅力號(hào)到此一游
據(jù)悉，毅力號(hào)為了拍照，配置了23臺(tái)照相機(jī)。在接下來(lái)的幾天里，工程師還將檢查探測(cè)器的總體的運(yùn)行狀況，并部署遙感桅桿（也稱(chēng)為“桅桿”），以便可以拍攝更多照片。

毅力號(hào)團(tuán)隊(duì)也將花費(fèi)一個(gè)多月的時(shí)間對(duì)流動(dòng)站進(jìn)行徹底檢查，并加載新的飛行軟件，以準(zhǔn)備在火星上尋找古老的生命。
02
還有四個(gè)小目標(biāo)
“毅力號(hào)”計(jì)劃實(shí)施為期一個(gè)火星年（687個(gè)地球日）的探測(cè)。具體任務(wù)包括4個(gè)目標(biāo)。

目標(biāo)一：尋找可居住性，發(fā)現(xiàn)在火星遠(yuǎn)古時(shí)期可能支持微生物生存的環(huán)境中形成的巖石，或被微生物改變的巖石，確定火星過(guò)去確實(shí)存在著能夠支持微生物生存的環(huán)境。
目標(biāo)二：尋找生物特征，在那些適宜居住的環(huán)境中尋找可能存在的遠(yuǎn)古微生物跡象，特別是在那些能長(zhǎng)期保存生命跡象的特殊巖石中。
目標(biāo)三：暫存樣本，從大約30個(gè)有希望找到生物痕跡的巖石和表土目標(biāo)上鉆取樣本，并將其存儲(chǔ)在火星表面的具體位置。
目標(biāo)四：為載人登陸做準(zhǔn)備，測(cè)試從火星二氧化碳大氣中產(chǎn)生氧氣的能力?；鹦谴髿夥浅Ｏ”?，而且二氧化碳含量高達(dá)96%。人類(lèi)肯定不能直接呼吸火星大氣，但二氧化碳的存在，讓人們看到了制取氧氣的希望。假如能夠用火星大氣制氧，未來(lái)的火星基地就可以自己解決呼吸問(wèn)題，還可以支持更大規(guī)模的火星科考與資源開(kāi)發(fā)。
03
四個(gè)試驗(yàn)令人關(guān)注
1、首次無(wú)人機(jī)行星表面探測(cè)
人類(lèi)探索深空，進(jìn)行星小行星探測(cè)的方式主要有：繞、著、巡。即：環(huán)繞、著陸、巡視。
本次火星探測(cè)，毅力號(hào)還攜帶了1架名為“機(jī)智號(hào)”（Ingenuity）的小型直升機(jī)，它將嘗試為人類(lèi)帶來(lái)新的探測(cè)方式：無(wú)人機(jī)探測(cè)。
這是地球人的首次嘗試。預(yù)計(jì)在毅力號(hào)著陸一個(gè)月后，將嘗試進(jìn)行此項(xiàng)活動(dòng)。一旦成功，“機(jī)智號(hào)”將成為人類(lèi)首架在其他行星上飛行的可控飛行器。

據(jù)悉，機(jī)智號(hào)就是一個(gè)共軸反槳直升機(jī)。重1.8公斤，而直升機(jī)槳葉1.2米，轉(zhuǎn)速2400轉(zhuǎn)/分鐘，一次充電后工作時(shí)間90秒，飛行距離300米遠(yuǎn)，計(jì)劃飛行試驗(yàn)4次。

美國(guó)宇航局表示，若獲成功，“機(jī)智號(hào)”有望為未來(lái)利用旋翼飛機(jī)對(duì)火星開(kāi)展廣泛的空中探測(cè)鋪平道路。
2、首次外行星表面制氧
本次毅力號(hào)在火星所進(jìn)行的試驗(yàn)中，利用火星原位制氧儀“莫克西”進(jìn)行制氧試驗(yàn)（Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment，MOXIE））引發(fā)眾人關(guān)注。

前期的探測(cè)表明，火星大氣約96%的成分是二氧化碳，而將來(lái)載人登陸火星，主要的制約因素是氧氣補(bǔ)給。而火星豐富的二氧化碳，是制備氧氣的天然寶藏！
據(jù)悉，本次毅力號(hào)攜帶的火星制氧設(shè)備MOXIE，重17.1公斤，體積23.9 x 23.9 x 30.9厘米，每小時(shí)產(chǎn)氧高達(dá)10克，功耗300瓦。

它從火星大氣中收集二氧化碳，電解為氧氣和一氧化碳，對(duì)氧氣進(jìn)行提純之后，將一氧化碳和其他產(chǎn)物排回大氣中。
二氧化碳到氧氣，公式很簡(jiǎn)單，可是實(shí)現(xiàn)起來(lái)還是難度巨大，二氧化碳再生技術(shù)在火星表面是否適用？只能說(shuō)，試試看！
3、材料分析
利用拉曼光譜SHERLOC儀器掃描可居住環(huán)境中的有機(jī)物和化學(xué)物質(zhì)，進(jìn)行材料的適應(yīng)性試驗(yàn)，特別是6種艙外服的面料試驗(yàn)，同樣值得期待。
這是一套遠(yuǎn)程分析的儀器，來(lái)探測(cè)有機(jī)分子和可能的生命痕跡。這套儀器叫做夏洛克（全稱(chēng)“拉曼和熒光掃描宜居環(huán)境、尋找有機(jī)物和化學(xué)物質(zhì)儀”，縮寫(xiě)SHERLOC），以名偵探“夏洛克·福爾摩斯”為名。

夏洛克安裝在毅力號(hào)機(jī)臂前端，包括一個(gè)紫外激光拉曼光譜儀和一個(gè)昵稱(chēng)“華生”的相機(jī)，可以協(xié)同工作，精細(xì)探測(cè)火星表面的礦物成分、有機(jī)分子和可能的生命痕跡。

4、鉆取火星樣本
在阿波羅11號(hào)登月期間，兩名美國(guó)宇航員共同采集了月球上的巖石。而在火星上進(jìn)行巖石采集活動(dòng)，則需要3個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)合作完成。
毅力號(hào)漫游車(chē)依賴(lài)于復(fù)雜的、能力超強(qiáng)的、最潔凈的機(jī)械機(jī)構(gòu)，來(lái)代替宇航員進(jìn)行樣品采集和緩存。在外觀和設(shè)計(jì)上，毅力號(hào)與2012年登陸火星的好奇號(hào)火星車(chē)相似。
據(jù)悉，毅力號(hào)火星車(chē)上的樣本存儲(chǔ)系統(tǒng)是有史以來(lái)NASA建造的最復(fù)雜的機(jī)器人系統(tǒng)之一，樣本和緩存系統(tǒng)將從火星的巖石表面收集巖石核心樣本，并把它們密封在樣品管中，未來(lái)將發(fā)射一個(gè)新的火星探測(cè)任務(wù)取回這些樣品。

很多人認(rèn)為毅力號(hào)火星車(chē)是一個(gè)獨(dú)立的機(jī)器人，實(shí)際上它是由許多機(jī)器人組成的。其中樣品與緩存系統(tǒng)本身就由3個(gè)機(jī)器人來(lái)完成。
在火星車(chē)的前端，是火星車(chē)長(zhǎng)達(dá)2m的機(jī)械手臂。固定在火星車(chē)機(jī)械手臂前端的底盤(pán)上有一個(gè)機(jī)構(gòu)，其中包含一個(gè)旋轉(zhuǎn)沖擊鉆，用來(lái)從火星巖石和風(fēng)化層采集巖石粉塵和碎末。
第二個(gè)機(jī)器人看起來(lái)像一個(gè)小型飛碟，安裝在火星車(chē)的前部。這個(gè)機(jī)器人的名稱(chēng)為bit carousel，這臺(tái)設(shè)備是火星樣本業(yè)務(wù)的中間人，它將鉆頭和樣品試管傳遞給機(jī)械手臂，并將裝滿(mǎn)樣品的試管送入火星車(chē)底盤(pán)的第三臺(tái)機(jī)器人進(jìn)行評(píng)估和處理。
第三臺(tái)機(jī)器人是一個(gè)0.5米長(zhǎng)的樣品處理機(jī)械臂，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)稱(chēng)其為“霸王龍臂”，它位于火星車(chē)的腹部，它從第二臺(tái)機(jī)器人那里取走樣品試管。在相機(jī)那里作一些評(píng)估工作，然后將樣品試管存儲(chǔ)到緩存?zhèn)}庫(kù)里。

所有這些機(jī)器人必須像時(shí)鐘一樣精確的運(yùn)行。一般的瑞士精密時(shí)鐘只有不到400個(gè)組價(jià)，而毅力號(hào)火星車(chē)的樣品緩存系統(tǒng)卻有超過(guò)300個(gè)部組件。
火星探測(cè)充滿(mǎn)著挑戰(zhàn)與艱巨，但人類(lèi)從未停止過(guò)探索的腳步。截至目前，人類(lèi)2020窗口三大探火任務(wù)進(jìn)展都很順利，祝愿他們?cè)谖磥?lái)的任務(wù)中都能取得圓滿(mǎn)成功！
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原標(biāo)題：《美國(guó)毅力號(hào)成功登陸火星，后續(xù)它要干點(diǎn)啥？『太空科普』》