探索了15年,人類對於火星究竟了解多少?

2020-12-17 界面新聞

2019年4月18日,甘肅金昌,中國首個根據真實航天邏輯打造的「火星1號基地」裡,一名身穿模擬太空衣的工作人員接受拍攝。圖片來源:視覺中國

文 | 美國國家航空航天局(NASA)

作為行星探測最成功、持續時間最長的壯舉之一,美國國家航空航天局NASA的機遇號火星漫遊車在火星表面探索、為美國宇航局重返這顆紅色星球奠定了基礎,其將近15年的任務也走向了終結。

2018年6月,一場席捲全火星的嚴重沙塵暴壓境,機遇號停止了與地球的通信。經過超過一千次的恢復接觸命令,美國宇航局噴氣推進實驗室(JPL)太空飛行調度部門的工程師們在星期二完成了他們最後一次恢復嘗試,但最終無功而返。這臺太陽能漫遊車的最後一則通訊留在了6月10日。

美國宇航局NASA局長吉姆·布裡登斯廷說:「正是因為有像『機遇號』這樣的開拓性任務,我們勇敢的太空人終有一天能踏上火星的土地。當那一天來臨之時,邁出第一步的榮譽將由如機遇號一般的男女、以及那臺背負著探索之名排除艱險、辛勤工作的漫遊車所有。」

機遇號在設計的時候,計劃工作90個火星日並旅行1100碼(1千米),但是它的實際科學價值和壽命遠超人們的預期。除了將其科研壽命延長將近60倍之外,這臺漫遊車在抵達其在火星上最合適的休憩點毅力谷(Perseverance Valley)後,還持續漫步了超過28英裡(45千米)。

機遇號的下坡視圖捕捉下的火星陰影:這張馬賽克場景是由美國宇航局火星探測器機遇號漫遊車的導航相機所拍攝的5張照片拼接而成,展示了一個從內部的高處俯瞰的視角。圖片來源:NASA/加州理工學院噴氣推進實驗室

「十多年來,機遇號一直是行星探測領域的標誌,它向我們講述了火星那古老的過去——她過去是一個潮溼的、可能適合人類居住的星球——並揭示了火星景觀。」美國宇航局科學任務理事會副主任託馬斯·澤布臣說,「無論我們現在感到損失了什麼,我們都必須要在機遇號帶來的知識遺產的基礎上繼續下去,不論是通過火星地表的好奇號火星探測器和洞察號火星探測器,還是通過2020年火星探測器的孕育室——噴氣推進實驗室纖塵不染的研究室。」

最後一次的傳輸是經由NASA位於加利福尼亞州的金石深太空聯絡設施(Goldstone Deep Space Complex)的70米火星站天線發送的,其結束了一個多方面、為其8個月的、試圖迫使漫遊車恢復通信的復甦戰略。

「我們已經做出了所有可能的工程上的努力來恢復機遇號的活性,但是最終確定接收到信號的可能性太低了,它無法恢復工作。」噴氣推進實驗室的火星探測漫遊車(MER)項目主管約翰·卡拉斯說道。

機遇號自畫像:機遇號利用它的全景相機將照片合成為漫遊車的馬賽克圖像。圖片來源:NASA/加州理工學院噴氣推進實驗室/康奈爾大學.

從佛羅裡達州卡納維拉爾角空軍基地發射的7個月以後,機遇號在2004年1月24日於火星的子午線平原地區著陸。它的雙胞胎勇氣號漫遊車在20天前降落在火星另一面的103英裡(166千米)寬的古瑟夫撞擊坑降落。勇氣號在2011年5月任務結束之前,記錄了將近5英裡(8千米)的航行。

從機遇號著陸的那天開始,地球上的一隊帶著任務的工程師、漫遊車司機和科學家們合作克服挑戰,幫助漫遊車從一個地質點駛向下一個。他們在崎嶇的地形上繪製了可行的道路,從而使384磅(174千克)重的火星探險者能夠在石頭和巨巖之間遊走,有時會爬上斜角為32度(離地記錄)的礫石鋪就的坡道,有時探測隕石坑、山頂丘陵甚至橫穿可能已經乾涸的河床。它的最後一次冒險是在毅力谷的西邊。

噴氣推進實驗室主任麥可·沃特金斯說:「我想不出火星上另一個對機遇號來說可以媲美毅力谷的地方。這個無畏的小流浪者創下的紀錄、取得的發現和純粹的堅韌,證明了創造並引導她的人們的智慧、奉獻精神與堅持不懈。」

跟著美國宇航局機遇號火星漫遊車的步伐,聽聽這項任務背後的科學家與工程師的聲音。最初設計工作時長為90天,最後卻實現了從2004年到2019年長達15年的探索壽命。一路上,它發現了古代火星存在液態水的證據,並且創造了地球外的駕駛紀錄。

機遇號的其他成就

  • 於2005年3月20日創下在火星的單日駕駛記錄——721英尺(220米)。
  • 傳輸回超過217000張照片,包括15張360度彩色全景照片。
  • 對52塊巖石的表層礦物進行分析,並且用刷子清掃了72個額外的目標,方便光譜儀和顯微成像儀檢驗。
  • 在其著陸點發現赤鐵礦,一種在水中形成的礦物質。
  • 在奮鬥撞擊坑(位於子午線平原,直徑約為22千米)發現古代水活動,近似於地球上池塘或湖泊中的可飲用水。

所有的越野和現場科學分析都為火星探測漫遊車的最初目的服務:在條件也許適合生命的地點探尋這顆紅色星球的氣候和水的歷史痕跡。正如我們所知道的,因為液態水對生命來說必不可少,機遇號的發現意味著子午線平原的條件在火星歷史上的某段時間裡是適合居住的。

「從一開始,機遇號就為我們的研究尋找與水相關的證據,」康奈爾大學火星車科學有效載荷的首席研究員史蒂夫·斯奎爾斯說,「當你把機遇號和勇氣號的發現相結合,他們向我們展示出古代火星和如今那寒冷、乾燥、荒涼的火星完全迥異的樣貌。但是如果你觀察她古老的過去,你會找到地底和地表液態水存在的證明。」

風塵僕僕的火星漫遊車的自拍:這張來自美國宇航局火星探測漫遊車機遇號的自拍表現出火星車的太陽能電池板上積累的灰塵,這也是它度過的第五個火星的冬天。圖片來源:NASA/J加州理工學院噴氣推進實驗室/康奈爾大學/亞利桑那州立大學

所有的成就的完成並非一帆風順。僅在2005年,機遇號失去了一個前轉向輪,卡住的加熱器的威脅嚴重限制了漫遊車的可用能源,而且火星上沙子的紋路一度困住了它。兩年後,一場為期兩個月的沙塵暴襲擊了漫遊車。2015年,機遇號失去了256兆字節的快閃記憶體,並在2017年失去了它的另一個前轉向輪。

每次漫遊車遇到障礙的時候,機遇號在地球上的團隊都會找到並實施一個解決方案,使火星車能夠重振雄風。然而,2018年夏天形成的這場大規模沙塵暴對這臺最資深的火星探險者來說太過艱難。

卡拉斯說:「當我想起機遇號,我總會想到在火星的那個地方,我們強悍的漫遊車曾跌破了所有人的眼鏡。但是我認為,我最珍惜的是機遇號對地球上的我們的影響。這一代年輕的科學家和工程師因為這項任務成長為太空探索者。公眾也緊隨著我們的每一步。它是火星探測漫遊的技術遺產,好奇號將追隨它的腳步完成2020年的新任務。永別了機遇號,你做的很好。」

火星探測的熱度持續上升。美國宇航局的洞察號探測器於11月26日著陸,剛開始它的科學研究。好奇號漫遊車已經在蓋爾撞擊坑(鄰近埃律西昂平原的低地邊緣,直徑154千米,存在時間約35-38億年)探索超過6年時間。此外,美國宇航局2020火星漫遊車和歐洲航天局的火星探測計劃(ExoMars)漫遊車都將在2020年7月發射,成為第一個在這顆紅色星球上尋找過去微生物生命跡象的火星探測任務執行者。

(以上內容僅代表作者個人觀點。本文翻譯自世界經濟論壇Agenda博客,中文版本僅供參考。)

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