火星探測器「好奇號」的十大精彩瞬間

2021-01-14 漫步宇宙

2012年8月5日晚，NASA迄今為止最雄心勃勃的一顆火星探測器——「好奇號」探測器（美國國家宇航局研製的一臺探測火星任務的火星車，於2011年11月發射，2012年8月成功登陸火星表面。它是美國第七個火星著陸探測器、第四臺火星車，也是世界上第一輛採用核動力驅動的火星車，其使命是探尋火星上的生命元素）通過一臺天空起重機著陸在火星上的蓋爾隕坑（Gale Crater）內，該隕坑直徑154公裡。

 

接下來的幾周內，「好奇號」探測器發現了一個古老河床的痕跡，進一步證明在遠古火星可能存在微生物。幾個月下來，「好奇號」的評估顯示，火星上的輻射不會影響載人任務探測這顆紅色行星。

 

此後，「好奇號」就一直前進著。它穿過蓋爾隕坑的平原，來到5.5千米高的夏普山(Mount Sharp)下。截止今日，它已經行駛了超過17公裡。「好奇號」不斷收集的數據將幫助科學家們進一步了解遠古火星及其是否支持生命存在，以下，是「好奇號」這五年來的十大精彩瞬間。


發射

圖自： collectSPACE/Robert Z.Pearlman

 

「好奇號」原定於2009年升空，但最終延期了兩年。2011年11月26日，這臺探測器終於在佛羅裡達州卡納維拉爾角空軍基地搭乘聯合發射聯盟的Atlas V火箭完美升空。大約有13500人在附近的NASA甘迺迪航天中心觀看了這次升空，還有更多觀眾在周邊地區觀看，就連NASA的官員們也參加了這場盛會。


 

「這絕對是一場工程奇蹟，將把科學帶往人們從未想像過的方向，」當時的NASA火星探測計劃負責人道格·麥克奎斯遜（Doug McCuistion）在「好奇號」升空不久後說道，「我甚至不敢想像我們將獲得怎樣的發現。」

 

著陸

圖自：NASA/JPL-Caltech


2012年8月5日，在太空中跨越了5.66億公裡後，「好奇號」安全著落在蓋爾隕坑內。其最終目的地——夏普山（正式名稱為伊奧利亞山）就在其行駛範圍內。這次的著陸並非輕而易舉，「好奇號」是第一臺通過裝有火箭發動機的天空起重機降落火星表面的探測器，這臺起重機自行切斷了和探測器的連接，故意墜毀在安全距離以外，以保護探測器。

 

當「好奇號」傳回已經度過「恐怖七分鐘」平安抵達火星的消息時，位於加利福尼亞州帕薩迪納市的NASA噴氣推進實驗室指揮中心爆發了熱烈歡呼。與此同時，全世界數百萬正在網上觀看著陸直播的人們也因此雀躍。「我們重返火星了，」時任NASA局長查理·博爾德（Charlie Bolde）在「好奇號」抵達幾分鐘後說道，「事情再好不過了。」


一張火星全景圖

圖自：NASA/JPL-Caltech/MSSS


著陸幾天後，「好奇號」就傳回了第一張火星表面全景圖。這張360度的照片是由該探測器的桅杆相機（Mast Camera）拍攝的多張指甲蓋大小的照片拼接而成的。這只是「好奇號」在接下來幾年中裡將要拍攝到的驚豔照片的序曲，每隔一段時間，「好奇號」團隊便會指示該探測器通過火星手持透鏡成像儀（MAHLI）自拍。這些照片不僅顯示了探測器周邊的壯觀遠景，還能幫助團隊成員監控探測器的工作狀態。


這些年來，車輪的磨損頗為擾人。火星的粗糙地形對車輪的磨損速度比控制中心的科學家們預料的要快，所以，負責人們指揮探測器儘可能地選擇更柔軟、更好走的地段。

 

第一次發射雷射

圖自：NASA/JPL-Caltech/LANL/CNES/IRAP


2012年8月，「好奇號」著名的雷射設備——化學與攝像機儀器（ChemCam）在其著落幾周後便進行了第一次測試。10秒內，ChemCam對一顆名為「加冕禮」（Coronation）的石頭髮射了30束雷射脈衝。這次的雷射發射只是試驗，但之後的發射任務讓「好奇號」了解到了這塊石頭的成分。

 

「我們獲得了『加冕禮』的光譜，裡面蘊藏了許多信息，」ChemCam首席科學家，來自新墨西哥州洛斯·阿拉莫斯國家實驗室的羅傑·威恩斯（Roger Wiens）當時在一項聲明裡說道，「我們的團隊很激動，也在很努力地研究這一結果。我們耗費了八年時間建造該儀器，現在終於有所收穫了！」


發現宜居環境

圖自：NASA/JPL-Caltech/MSSS


「好奇號」著陸幾周後就獲得重大發現——火星上的一處古老河床可能曾存在及臀深的水。探測器拍攝的照片顯示，該處存在又大又圓的石頭，這意味著可能是水將它們從遙遠的地方搬運而來。

 

「有許多論文都是關於火星河道的，對是否曾經存在過水提出了許多假設，」來自加利福尼亞大學伯克利分校的「好奇號」合作研究者威廉·迪特裡希(William Dietrich)在當時的一份聲明中說道，「這是我們第一次真正見到火星上被水搬運過的石頭，我們終於從預測河床物質大小的階段前進階到了直接觀察的階段。」


鑽探的第一顆石頭

圖自：NASA/JPL-Caltech/MSSS

 

2013年2月，「好奇號」通過了第一項重大鑽探測試，它在一塊名為「約翰·克萊恩」（John Klein）的火星巖石上鑿出了一個2釐米深的小洞。照片顯示，鑽探器鑿出了一個正圓的小孔，周圍散落著穿鑿的碎屑。雖然這只是一項測試，但NASA所選的石頭還是含有遠古溼潤環境存在過的證據。

 

「鑽探前對這塊石頭的觀察顯示，在一段或幾段時期內，火星可能存在過溼潤的環境，」任務負責人在當時的一份聲明中說道，「我們的團隊計劃通過『好奇號』的實驗設備分析該石頭內部的粉末樣本，進一步研究該地區的環境歷史。」

 

然而，2016年12月，「好奇號」的鑽頭進給機構發生故障，鑽探工作也就此暫停。如今七個多月過去了，NASA仍在研究解決方法。

 

第一次使用火星樣本分析儀（SAM）和化學與礦物學分析儀（CheMin）

圖自：NASA/JPL-Caltech/MSSS

 

在「好奇號」分析了一顆火星巖石的內部樣本後，科學家們得出結論：遠古火星可能存在微生物。通過來自「約翰·克萊恩」的另一份樣本，該探測器的CheMin以及SAM設備發現，粉末中存在許多生命元素：氮、氧、氫、硫、磷和碳。

 

「蓋爾隕坑的石頭中隱藏著火星的自傳，我們的解讀才剛剛開始，」NASA火星探測項目首席科學家麥可·梅爾（Michael Meyer）當時在位於華盛頓哥倫比亞特區的NASA總部說道。後來的鑽探樣本分析顯示，在遠古時期的數百萬年裡，蓋爾隕坑可能存在一個宜居的湖溪系統。

 

為載人任務評估輻射

圖自：NASA/JPL/MSSS/Marco Di Lorenzo/Ken Kremer

 

「好奇號」也在幫助NASA將太空人送往火星。該探測器的輻射評估探測器（RAD）於2013年傳回評估結果，顯示人類在為期860天的火星探測任務中（其中去程180天，在火星表面執行任務500天，回程180天）將受到1.01西弗的輻射,而歐洲太空總署規定的太空人一生接受的輻射上限為1西弗，該劑量會導致太空人罹患致命癌症的機率上升5%。


目前，NASA設定的上升機率上限為3%，但也可以進行調整以適應近地軌道外的任務。「輻射量是可以控制的，」該研究的主要作者，來自科羅拉多州波爾得西南研究院的RAD資深研究員唐·哈斯勒（Don Hassler）說道。

 

發現第一塊隕石

圖自：NASA/JPL-Caltech/LANL/CNES/IRAP/LPGNantes/CNRS/IAS/MSSS

 

「好奇號」遇到的石頭裡，並不是每一塊都來自火星。2014年7月，NASA宣布該探測器發現了一塊2米寬的石頭，科學家們將其命名為「黎巴嫩」（Lebanon）。它的附近還有兩個較小的夥伴。「好奇號」通過ChemCam和遠程顯微成像相機（Remote Micro-Imager）拍攝了這塊巨石的詳細照片，發現其表面存在奇怪的孔洞。


「重金屬！我們在火星發現了隕鐵，」「好奇號」的負責人們當時在官方推特（@MarsCuriosity）上這樣寫道。


抵達夏普山

圖自：NASA/JPL-Caltech/MSSS


來源：https://www.space.com/

譯者：劉玥

責編：鍾狼將 陳田

美國「好奇號」拍攝到火星真實環境

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