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直捣火星地下 寻找生命“蛛丝马迹”

2017-12-07 11:03 来源:科技日报 刘 霞

  “火星2020”漫游车探测火星的艺术概念图 来自NASA官网

  据美国国家航空航天局(NASA)官网报道,尽管“好奇号”火星车目前仍不舍昼夜地逡巡于火星表面,但该机构新一代火星漫游车已“蓄势待发”。新火星车是NASA“火星2020”(Mars 2020)项目的关键部分。

  如果一切按计划进行,NASA将于2020年7月将其送上红色星球,寻找远古生命存在的“蛛丝马迹”。尽管火星现在是寸草不生的莽荒之地,但在大约35亿年前,这里也曾有湖泊和河流,或也曾水波荡漾,孕育过生命。

  为省钱“旧瓶装新酒”

  乍看起来,新款火星漫游车与“前辈”“好奇号”并无二致。但毫无疑问,它更先进:它拥有7台新设备、车轮也经过重新设计,且自动化程度更高。

  一个钻头将捕获岩心,而一套带有微型机器臂的缓存系统会把这些样本封住,然后再将它们置于火星表面,为将来可能的样本回收任务做好返回准备。返回地球上的实验室后,研究人员就可以对其进行分析,从而判断火星上是否曾存在过生命,同时也能了解火星上的环境对将来的人工作业任务是否存在威胁。

  新硬件装置目前正在NASA的喷气推进实验室(JPL)紧锣密鼓地研制,“火星2020”任务也由JPL进行管理。新装置包括“火星2020”任务的巡航阶段和下降阶段。巡航阶段把漫游车送入太空;下降阶段则是一台装有火箭发动机的“空中起重机”,它会把漫游车送至火星表面。这两阶段最近已移交至JPL的宇宙飞船装配设备内。

  “火星2020”任务很大程度上依赖火星科学实验室(MSL)此前为“好奇号”漫游车打造的系统设计和备用硬件,新漫游车85%的重量源于“好奇号”火星漫游车,真可谓是“旧瓶装新酒”。

  NASA火星探测计划主任吉姆·沃特兹就直言不讳地表示:“有如此多硬件已经被设计甚至制造出来,是新项目的主要优势,这不仅省时间、省钱,最重要的是降低了风险。”

  高科技“伴身”捕捉生命“蛛丝马迹”

  尽管与“好奇号”有相似之处,但“火星2020”的目标却大相径庭。“火星2020”的各种设备将通过研究火星现在的地形,寻找古老生命的“蛛丝马迹”。

  为了实现这些新目标,新漫游车配备有一套尖端科学仪器。它将在微生物层面寻找生物印记。X射线光谱仪会瞄准食盐大小的位置探测;紫外线激光器将检测碳原子激光环散发出的“辉光”;透地雷达将成为首个探测火星表面之下情况的仪器,绘制火星表面之下10米深处岩层、水层和冰层的图像。

  新漫游车的智能硬件也得到升级,包括彩色摄像机、变焦镜头和可以蒸发岩石和土壤以分析其化学性质的激光器。“火星2020”项目负责人乔治·塔胡说:“新设备将以前所未有的方式收集科学数据。”

  这些工具还将进行马拉松式的采样:漫游车会至少钻20个甚至多达40个岩芯,为将来返回地球做好准备。

  “火星2020”项目科学家肯·法利说:“地球以外是否存在生命是人类渴望想要回答的重大问题之一,我们从这次任务中收集的样本中学到的东西,有可能回答我们在宇宙中是否孤独这一终极难题。”

  到“好奇号”没去的地方看看

  此外,为了让漫游车更安全地着陆,JPL正在开发一种名为“地形相关导航”的新型着陆技术。当下降阶段接近火星表面时,它将使用计算机视觉系统,将真实景观与预先加载的地形图进行比较,引导下降阶段到达安全的着陆点。与之相关的名为“范围触发器”的相关技术将借助位置和速度数据,确定何时打开航天器的降落伞,借助这两项技术,漫游车的着陆范围会缩小50%。

  “火星2020”项目进入、下降以及着陆负责人陈艾(音译)表示:“地形相关导航着陆技术使我们能安全到达对‘好奇号’火星车来说太危险而没有进行探测的地点;范围触发器让我们着陆更接近对科学有用的区域。最新方法能最大程度地降低着陆错误,对于未来致力于取回‘火星2020’样本的探测任务来说也至关重要。”

  着陆地点三选一

  选址是这一使命的又一个里程碑。今年2月份,科学界将“火星2020”任务潜在的着陆点从八个缩小到三个,这三个地方代表了可能孕育原始生命的不同环境:名为“耶泽洛陨石坑”的古老湖床、东北流沙带(此处的温暖水域可能与地下岩石有化学作用)以及哥伦比亚丘陵(此处可能有温泉)。《科学》杂志官网今年5月中旬报道称,前两个地点靠近古老的火山岩石,有助于同时执行另一重要任务——收集火星样本;而哥伦比亚丘陵曾被“勇气号”火星车探测过。

  除了这三个地点都拥有丰富的地质条件,可能潜藏过往生命的“蛛丝马迹”外,研究人员还兼顾了候选地点的着陆难度。最终着陆地点将于未来一年内确定。

  法利说:“在未来几年里,‘火星2020’科学团队将会衡量每个地点的优势和劣势,这是我们面临的最重要的决定。”

(责任编辑:王蔚)

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