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「毅力」號火星車成功登陸火星!已傳回首張火星照片


毅力號登陸火星想象圖

秒速五公裏墜入火星大氣,超音速展開降落傘,拋隔熱罩改用天空起重機,車體變形輪胎觸地完成著陸。北京時間2月19日淩晨4時55分,「毅力」號(Perseverance)火星車不經變軌直接突入火星大氣層,並成功著陸。在「天問一號」進入火星軌道一周後,毅力號率先與火星地表接觸,本輪火星探測季也進入了新的階段。

王昱

吳非

作為在2020年火星探測窗口發射的3台探測器之一,毅力號於去年7月30日在美國佛羅裏達州卡納維拉爾角空軍基地發射升空。這輛大小和質量和小汽車相近,耗費十幾萬倍於小汽車的火星車,是人類曆史上第二個核動力火星探測器。經過超過半年的飛行,毅力號成功著陸火星。由於美國已經擁有成熟的火星數據鏈,可以無需變軌直接著陸火星。

與「好奇」號類似,經曆十幾分鐘科幻電影般的著陸過程後,毅力號與火星的相對速度將會由每秒五公裏降低到0。為了盡可能降低著陸過程中的風險,NASA科學家為毅力號配置了一系列技術手段。例如在降落過程中,毅力號會快速拍照,通過距離觸發技術,評估與火星地面的距離,從而確定打開降落傘的時間。此外,毅力號還使用了地形相對導航技術,將拍攝的火星地貌與此前保存的地圖進行比較,從而確定著陸地點周圍的環境,並避開陡坡等不宜降落的地形。

毅力號火星車著陸後傳回的首張照片(圖片來源:NASA

毅力號的著陸地點是位於北緯18度的耶澤羅隕擊坑(Jezero

除了對火星地表的探測,毅力號還將執行一項特殊任務——釋放「機智」號無人直升機。在毅力號著陸後60~90天左右,直升機將與火星車分離。它依靠太陽能充電,每個火星日能獲得大約90秒的飛行時間,每次飛行不超過三分鐘。機智號是毅力號的偵察機,能為毅力號提供高精度地圖,從而大幅提升火星車探索的效率。

 毅力號附帶的機智號無人機

從首個火星探測器升空到新一輪火星探測季,已經過去了60年。在此期間,對於這顆被認為是太陽系中最可能殖民的紅色行星,人類的探索從未停止。

瘋狂歲月

《尚書·舜典》記載:「在璿璣玉衡以齊七政。」孔穎達疏:「七政,其政有七,於璣衡察之,必在天者,知七政謂日月與五星也。木曰歲星,火曰熒惑星,土曰鎮星,金曰太白星,水曰辰星。」

熒惑星在古時就已經以五行之火命名,今天更是直接被叫做火星。作為自古以來就被認定的五顆行星之一,在被認定成太陽系內最接近地球環境的星球後,獲得了全人類的關注。目前人類火箭能力相對於宇宙來說還比較有限,向火星發射探測器需要地球和火星之間特定的相對位置,充分利用引力節省燃料。因此,火星和地球的軌道運動導致火星探測存在以26個月為周期的窗口。

 天問一號拍攝的首張火星照片

太陽系內行星的探索,很大一部分都是上世紀美蘇冷戰時取得的。美蘇兩個國家像在遊戲《文明》中爭奪科技勝利一般,不計成本地向太空中發射探測器。回望那段瘋狂的歲月,不得不感歎人類的贊歌就是無畏探索的贊歌。

在火星探測的時間上,蘇聯領先一步。1960年到1964年間,蘇聯向火星發射了五個探測器,其中只有1962年的火星1號成功進入地火轉移軌道,但是在抵達火星前失聯。

1964年美國在一個月內發射了水手3號、4號,其中水手4號成功飛掠火星,是人類曆史上首個接近火星的探測器,並首次傳回火星照片。在接下來的兩個窗口內,美蘇都發射了一些探測器,但沒有什麼突破性的進展,蘇聯甚至在這個過程中沒有探測器能接近過火星。

人類第一張近距離拍攝的火星照片

1971年,美蘇都取得了一些突破。美國的水手9號成功進入火星軌道,而蘇聯更是一步到位,除了火星2號、3號成功入軌進行火星測繪外,火星3號登陸器更是在1971年12月2日成功軟著陸,是人類第一個成功登陸火星的探測器。

火星3號,其登陸器是人類首次軟著陸火星的探測器

1976年後,美蘇競爭戰略重點轉移,再加上金星和太陽系內其他的探索,火星探測進入低潮期。

其實論結構相似程度,早晨叫啟明、晚上叫長庚的太白星,也就是今天的金星,的確在半徑、質量、表面重力上更接近地球。較強的重力可以讓它像地球一樣保持較厚的大氣,不像火星一樣只能讓大氣層不斷逸散。擁有大氣層的金星的確在有時會讓人覺得或許更適合探索。不過在蘇聯探測器登陸金星7號登陸金星後,其表面惡劣的環境讓其在1個小時內就失去了聯絡。

1975年金星9號傳回金星表面照片後,似乎沒有人對金星感興趣了。畢竟相比於金星的煉獄,火星的荒漠還是更能讓人接受一些,此後行星探測器的目標大都還是火星。

火星漫遊

1990年後,人類將目光重新放回火星,技術的進步讓更詳細的火星測繪、複雜的火星車成為可能,催生了又一個火星探測的高潮期。

1997年,火星探路者號(MESUR

 三代火星車大小對比,從小到大分別為旅居者號,勇氣號/機遇號,好奇號的測試車

還有2003年傳奇般的勇氣號(Spirit)和機遇號(Opportunity)。這兩輛依靠太陽能供電的小車比天問一號火星車略小,原本計劃只有90餘天運行壽命,最終卻分別運行了2208天和5352天。2007年在火星北極降落的鳳凰號(Phoenix)更是讓人類首次能在火星上挖掘土壤,確認了火星上水和冰水的存在。

2011年,好奇號(Curiosity)成功登陸火星,這是人類第一輛核動力火星探測器。900千克的重量讓它不得不嘗試更先進的著陸技術——天空起重機,著陸過程堪比科幻電影。鈈238衰變給它提供了100多瓦的能量供應,澎湃的動力讓強大的科學儀器得以應用,這也體現在它的正式名稱上——好奇號火星科學實驗室,這是一個移動的科學實驗室。直到今天,好奇號仍在運行,並在火星上至少移動了24.24千米。

 好奇號2015年的自拍

全員成功

除開最近一次火星窗口內的3次火星探測任務,人類總共進行了44次火星探測任務,其中只有美國、蘇聯、歐洲和印度的23次滿足部分成功的標准。而毅力號的成功著陸,表示本次探測窗口內三次探測任務都至少滿足部分成功的標准。

阿聯酋希望號火星探測器是阿聯酋出資研發的火星軌道衛星,於2月9日成功入軌,主要目標是研究火星的大氣和氣候。

2月10日入軌的天問一號,是中國首次實施的火星探測任務,不過並不是首次參與的火星探測任務。2011年,中國搭載在俄羅斯火衛一-土壤(Phobos-Grunt)探測器上的螢火1號,嘗試開展火星探測任務,但火箭發射後未能進入飛往火星的軌道,發射兩個月後墜毀於太平洋。

天問一號是中國首個火星探測衛星,它還需要進行一些調整。按照目前的計劃,天問一號計劃於5月左右實施火星車登陸任務,計劃著陸方式與鳳凰號類似,都是著陸器火箭反推,著陸後放出火星車。火星車采用太陽能供電,大小相比勇氣號略大,設計壽命和勇氣號一致,都是90天。如果最終火星車成功著陸並運行,它將成為人類曆史上第一個一次性完成「繞」、「落」、「巡」的火星探測器。

在毅力號著陸後,本輪火星探測的第一階段已經結束。三台火星探測器都取得了各自的階段性進展,開始收集科學數據,希望為我們帶來更多關於火星的認知。同時,讓我們祝福天問一號著陸器、巡視器,還有毅力號的機智號無人機,希望它們能幫人類在星辰大海中,實現前所未有的成就。


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