倒計時9天!美國「毅力號」嘗試以超音速著陸火星

2021-02-15 宇宙探索

美國國家航空航天局(NASA)即將完成一項史無前例的壯舉:該機構發射的「毅力號」火星車將拍攝一段其高風險著陸視頻。

2月18日,在經歷了近7個月、3億英裡的太空旅行後,這個探測器將在火星稀薄的大氣中垂直降落,在降落傘和噴氣背包的幫助下,軟著陸在一個古老的湖床上。

一旦順利著陸,它將尋找一個古老湖泊的礦藏,那裡可能含有古代微生物生命的跡象。火星車將收集和儲存火星巖石和土壤樣本,以便日後帶回地球供科學家研究。

但實現這一切的前提是,「毅力號」必須成功著陸。

「當我說進入火星軌道、降落和著陸是任務中最關鍵、最危險的部分時,我不認為我是在誇大其詞,」NASA噴氣推進實驗室「毅力號」項目的負責人Allen Chen說。「無法確保成功,尤其是當我們試圖將有史以來最大、最重、最複雜的探測器著陸到我們嘗試過的最危險的地點時。」

這就是為什麼航空工程師們給火星任務的這一階段起了個特別的綽號:「恐怖七分鐘」。

對於「毅力」號來說,由於著陸地點的原因,這一過程將更加令人恐懼。火星的Jezero火山口是一個乾涸的湖床,上面有大量裸露的古代巖石層,這些巖石可能保存著過去微生物生命的遺蹟。著陸點中間有陡峭的懸崖,還有沙丘和巨石。

然而,如果「毅力」號安全抵達,它將傳回首個登陸另一個星球的視頻片段。月球車上的高清攝像機和麥克風應該會記錄下整個過程,NASA表示,稍後會提供這些鏡頭。

美國宇航局的一段動畫展示了如果一切順利,「毅力號」的著陸應該是什麼樣子:

太空艙將以超過12000英裡每小時的速度穿過火星大氣層,它的護盾將使因極高速度而過熱的物質發生偏轉。隔熱罩的外部溫度將達到華氏2370度。這將使它像明亮的流星一樣划過火星的天空。

火星的大氣層大約是地球大氣層厚度的1%,但它仍然會使太空艙減速。太空艙必須使用推進器來控制自己朝向著陸目標,因為密度不同的空氣袋會使它偏離軌道。

一旦減速到聲速的兩倍,「毅力」號就會展開一個70英尺寬的降落傘。然後太空艙將拋棄它的隔熱罩,為探測器的雷達系統探測下面的陸地掃清道路。一個類似於自動駕駛儀的導航系統將會啟動,重新配置飛行器向著陸地點的軌道。

該系統被稱為「地形相對導航」(terrain-relative navigation),它將漫遊者相機看到的情況與衛星圖像構建的火星表面地圖進行比較。它能夠辨識並避開懸崖,沙丘等。

「毅力」號的超音速降落傘只能減速到每小時150英裡左右。這就是為什麼NASA的工程師也為探測器裝備了一個噴氣背包。在火星表面大約一英裡處,噴氣背包將點燃引擎,探測器將附著在它的底部。

噴氣背包將與進入艙的其餘部分分離,並將「毅力」號飛行到一個由地形相對導航確定的安全地點。當漫遊者到達著陸點時,它的速度應該降到每小時1.5英裡左右。

慢慢地,噴氣背包會打開25英尺長的尼龍繩,降低「毅力」號的高度直到它的輪子觸地。幾分鐘後,任務控制人員應該會收到探測器著陸的信號。

之後,如果一切順利,月球車將花幾個月的時間檢查和校準其科學儀器。然後,它將從腹部釋放一架直升機,這將是無人機首次在另一個星球上進行受控飛行。

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