科學網—南方周末:「好奇號」的七分鐘

2020-11-29 科學網

當地時間2012年8月5日,好奇號登陸火星後傳回的第一張圖片。東方IC|圖

當地時間2012年8月2日,施特爾茨納在新聞發布會上利用模型講解著陸火星時的關鍵步驟。 Damian Dovarganes|東方IC|圖

 

白宮科技顧問Holdren(左二)來到火星科學實驗室祝賀好奇號成功著陸。東方IC|圖

 

「好奇號」登陸火星的方式在歷史上是前所未有的。從探測器進入火星大氣層,到「好奇號」的輪子觸及火星表面,需要七分鐘時間。這是生死攸關的七分鐘,只要一件事沒有做到位,那就玩完了。

 

「好奇號」探測器對火星的考察被美國宇航局(NASA)製作成了一部科幻片。

 

2012年8月4日,在「好奇號」離開地球36個星期,即將飛抵火星的時候,美國宇航局發布了一個五分鐘長的「預告片」。片名叫「好奇號的恐怖七分鐘」,如果不是此刻正有一部與其對應的、真實的機器人飛在火星的附近,片子看起來還真像《鋼鐵俠》之類好萊塢電影的某個片段。

 

「當人們看它的時候,覺得這是瘋狂的。這是很自然的反應。有時我們看它的時候,都會覺得瘋狂。」亞當·施特爾茨納(Adam Steltzner)在片頭以平靜的口氣說。他是美國宇航局噴氣推進實驗室(JPL)的工程師,此次擔任「好奇號」進入、下降和著陸階段(EDL)的首席機械工程師。

 

當年在舊金山的海灣玩搖滾樂時,施特爾茨納注意到星空會隨著時間的流逝而發生變化,這讓他對宇宙產生了濃厚的興趣。十年後,他拿到博士學位並開始在噴氣推進實驗室工作。「我喜歡學習。我喜歡被從智力上挑戰,而且在內心中我是一個探索者。我的工作讓我得到以上所有三點。」他這樣描述自己的興趣和工作。

 

「好奇號」登陸火星的方式在歷史上是前所未有的。從探測器進入火星大氣層,到「好奇號」的輪子觸及火星表面,需要七分鐘時間。接觸火星大氣的那一刻,探測器從太空旅行的沉睡中甦醒過來。由防護罩包裹著的探測器,外形就像是一個陀螺。「陀螺」背殼上的推進器首先點火,讓探測器調整姿態,隔熱罩正對大氣層。進入大氣層後,「陀螺」還會自動根據飛行情況進行調姿。到達距離火星表面11千米的高度時,降落傘打開。這個降落傘是人類迄今為止製造的最大的、最結實的超音速降落傘。它幫助探測器在稀薄的火星大氣中減速。到了最後的階段,「陀螺」會釋放出一個帶有反向推進器的會飛的「起重機」,這個起重機吊著「好奇號」,慢慢將它放在地面上。

 

這是生死攸關的七分鐘。「速度從每小時13000英裡降到零,完美的次序,完美的編排,完美的時間控制,全都要靠計算機自動完成。如果有一件事沒有做到位,那就玩完了。」進入、下降和著陸階段工程師湯姆·裡韋利尼(Tom Rivellini)說。

 

第一張圖片

 

2012年8月5日晚上10點23分,「好奇號」開始了進入、下降和著陸階段。在美國宇航局的直播畫面中,噴氣推進實驗室的工程師們緊張不安。每當一個階段被確認完成時,控制室裡都會響起一陣掌聲。直到最後施特爾茨納比出手勢,確認著陸是否成功,「觸地確認。我們安全到達火星。」一個控制人員在麥克風中說。歡呼聲終於爆發出來。所有人都從椅子上跳了起來,互相擁抱,擊掌慶祝。

 

幾分鐘後,火星車傳回了它在火星表面上拍攝的第一張照片。照片很小,但再一次讓控制室爆發出歡呼聲。「那是輪子!那是輪子!」控制室裡的某個人大喊。照片顯示了這個六輪火星車的其中一個輪子正踩在火星的表面。

 

噴氣推進實驗室很快又發布了新的視頻,這一段叫做「好奇號已經登陸」。這個兩分鐘的視頻延續了之前的科幻電影風格,讓整個任務看起來就像是系列影片。

 

「好奇號」探測器重達1噸,像是一輛小型SUV,帶有10臺科學儀器,是人類迄今送往火星的最大、最先進的探測器。許多美國觀眾表示,很久沒有為一個科學任務而變得如此情緒化,在這一點上也許只有阿波羅任務能與之相提並論。

 

美國宇航局給予了「好奇號」很大的希望。在科學上,它將繼續美國宇航局「跟著水走」的策略,尋找火星上可能的支持生命存在的基本物質。另一方面,美國宇航局將任務宣傳得像是一部好萊塢大片,也有非常現實的考慮。2012年2月,白宮發布了2013財年的預算,要求美國宇航局在行星科學方面砍掉20%的預算,在未來幾年裡可能還會有進一步削減。削減的經費主要來自於火星項目。據估計,火星項目經費將從2012年的5.87億美元跌至2013年的3.6億美元,到了2015年可能只有1.89億美元。

 

美國宇航局分管科學的副局長格隆菲爾德(John Grunsfeld)2012年早些時候說:「我想,讓項目復活的方法就是讓更為廣泛的社會理解到它的價值,而隨著火星科學實驗室(即「好奇號」)的登陸,我們有了這樣一個機會。將會有很大的透明度,一些真正的發現,一些真正有趣的發現,講述這些令人興奮的工作可以對科學產生影響力。」

 

身負重任

 

在「好奇號」的下降階段,它攜帶的下降相機(MARDI)向下拍攝,記錄下了部分下降和著陸過程。著陸之後幾個小時,數百幅由這臺相機拍攝的低解析度照片就傳回了地球。在畫面上,工作人員看到了觸地之前兩分半鐘時隔熱罩分離後飛開的景象。鏡頭中拍攝到的黃色地面正是「好奇號」此次任務的目的地,一個叫做蓋爾的隕坑。

 

蓋爾隕坑位於火星的赤道地帶。這個隕坑的直徑有154千米,據估計已經形成了35億到38億年。在隕坑的中心有一座5500米高的山。就是因為有了這座山,「好奇號」便有可能勘察到豐富的巖層,這也就讓地質學家有機會讀出火星環境在過去幾十億年裡的變化。最關鍵的問題是:火星在其歷史上是否曾經適合生命存在,那是在什麼時候,持續了多長時間?

 

「好奇號」攜帶的「化學相機」能夠發射出雷射,擊中7米之外的巖石或土壤。被雷射擊中的物質會產生出等離子體,「相機」進而觀測等離子體的光譜,它的分光儀能夠測定6144個不同波長的光,從而確定目標物的成分。類似這樣的尖端儀器一共有10臺,許多都是第一次在火星任務中使用。

 

在未來的幾周裡,MARDI將繼續向地球傳回「好奇號」下降過程中拍攝的低解析度和高解析度彩色照片,總計超過1500張。這些照片將會組成動畫供公眾觀看,同時也會精確確定「好奇號」的著陸地點。

 

「好奇號」火星探測器於2011年11月26日發射升空,登陸火星之後將開展長達兩年的科學考察。MARDI只是它攜帶的17架相機中的一架。

 

「好奇號」著陸之後狀態良好。「她現在進入了地面模式。『好奇號』的地面任務現在開始了。」項目主管麥克·沃金斯(Mike Watkins)2012年8月6日在噴氣推進實驗室表示。地球上,操縱「好奇號」火星車的工作人員也都開始轉入地面工作模式。

 

 

 

 

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