书城工业技术遥远的使命——空间探测器
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第19章 “凤凰”号火星探测器

红色星球的谜底

迄今为止,科学家已经发射了几十颗探测器、着陆器和漫游车发向火星。们已经对这颗行星很了解了吗?其实,即使拍到了大量火星岩石、地形照片,轨道上进行了许多测量,对火星的土壤也进行了采样,科学家依然不得不承认破解这颗红色行星秘密的艰巨任务才刚刚开始。

火星表面有广阔的区域有待人类去研究,要揭开这颗红色星球的谜底是多困难。火星的直径为地球直径的一半,重量只是地球的十分之一,但它上面没真正的海洋。火星表面积相当于地球上所有大陆的总积,因此要想彻底了解它,还需要花上相当长的一时间。

长期以来,在火星这个谜团的长长的疑名单中,有两个疑问一直萦绕在科学家中,挥之不去:火星上存在液态水吗?个看似贫瘠的行星存在生吗?

2007年5月26,美国国航空航天局将“凤凰”号探测器送往火星北极地区,对火星表面的研究,将帮助回答火星的诸多疑问。又一项庞大、复杂、危险的探测计划拉开了序幕。

浴火的“凤凰”

“凤凰”号,这个名字很有点中国味道。全世界只有中国人才认为有凤凰。“凤凰”号的设计很独特,长5.5米,宽1.5米,重约350千克。“凤凰”号实际上是一个着陆器,靠3条“腿”支撑身体,不能移动,所以称为静止观察平台。“凤凰”号着陆后在原地“蹲点”,开展各项探测活动。为什么着陆器都是三条“腿”呢?因为三条“腿”能平稳降落。

“凤凰”号登陆火星后,将像折叠扇一样展开2个雨伞一样的太阳能帆板,在火星上开展一场前所未有的探测。

“凤凰”号主要科学仪器有机械手臂、机械手臂照相机、登陆照相机、立体摄影机、土壤气体分析仪、显微学分析仪、电化学分析仪、传导性分析仪、气象探测设备等。

“凤凰”号的机械臂由铝和钛两种材料制成,工作起来像一台反铲挖土机,长达2.35米,可以垂直向下,深挖到火星地表下半米处的土壤,并将样本递送到两台分析仪器中。

“凤凰”号的照相机安装在机械臂末端的挖掘铲上,可以拍摄土壤以及土壤中冰的特写镜头,能够微观到人类头发千分之一宽度。

“凤凰”号的热量和释出气体分析仪,可将土壤放在一个微型烤箱中加热,并测量随着温度上升,土壤中水蒸气、二氧化碳及挥发性有机物的变化。

恐怖7分钟

火星探险是一项艰巨而又无情的任务,不允许出现丝毫差错。到目前为止,派往火星的36个探测器中,有三分之二由于部件失灵、火箭故障、在火星表面坠毁以及在太空失踪等原因,最后以失败告终。

“凤凰”号在经过长达10个月,飞行了6.79亿千米漫漫征程后,终于飞抵火星。美国国家航空航天局估计“凤凰”号登陆火星只有一半的成功率。专家在焦急和希望中等待“凤凰”号的信息。

2008年5月26日,“凤凰”号在防热盾、降落伞与反推火箭的协助之下,经过“恐怖7分钟”,缓缓降落在火星地表上。

“恐怖7分钟”是指约7分钟的进入、降落和着陆的过程。“凤凰”号以21000千米/时的速度进入火星大气层,越来越大的火焰将探测器紧紧包围。“凤凰”号把下降速度降到约8千米/时。这时,“凤凰”号紧急刹车,开始下降并打开降落伞。

在火星上从天而降,是个十拿九不稳的活儿。火星上不是怪石嶙峋,就是荒原戈壁,地面硬得如铁板。好几个探测器就是这样“摔死”的。“凤凰”号借助降落伞垂直下降,速度仍然很快。一秒钟后,“凤凰”号丢弃防热盾,开始减速,越来越慢。

“凤凰”号在到达火星地面前一秒钟与降落伞分离,同时几个火箭发动机起动,喷出的火焰和强大气流减慢了下降速度。“凤凰”号轻轻摇摆几下,慢慢地轻轻地在火星上着陆。这个地方被命名为“绿谷”。

在经过惊心动魄的大气层穿越后,“凤凰”号发出的无线电信号被探测到。在确认信号收到后,美国国家航空航天局约翰逊航天中心立即爆发出一阵欢呼声。科学家相互击掌庆祝,并激动地拥抱在一起。

“凤凰”号避免了重蹈另一个火星极地探测器——“火星极地着陆者”的覆辙。1999年,它因判断失误提前关闭发动机,一头撞在火星南极坠毁。

“凤凰”号作为第一个探索火星极地的探测器被永载史册。

完美的着陆

“凤凰”号探测结果表明,这颗红色星球如今虽然干燥、贫瘠,但远古时期很可能遍布河流与海洋。科学家相信,火星上很可能有过某种形式的生命存在。“凤凰”号专家希望能在火星北极寻找到有价值的新线索。

“凤凰”号探测器的着陆,几乎达到无懈可击的地步。唯一的意外是,打开降落伞的时间比原计划晚了7秒钟,造成“凤凰”号稍微偏离“靶心”。

2008年5月26日,“凤凰”号火星探测器在火星登陆,扭转了美国国家航空航天局以前败多胜少的探索纪录。“凤凰”号探测器成功着陆后,在原地等候15分钟,待着陆掀起的尘埃物质落定。它舒展开太阳能帆板,升起气象天线杆,将周围环境的第一批照片传回地面。

寻找火星冰

一个火星日约比地球上的一天长40分钟。“凤凰”号抓紧时间检查仪器、拍摄照片、发送信息,伸展机械臂铲起第一堆火星土壤样本。“凤凰”号有力的手臂可以挖到一米深的火星土壤。

“凤凰”号很勤奋很能干,每天有两小时用来挖土壤。每到工作时间,大约在1分钟内,将采集的少量火星土放入铲子或小室内。这个小铲子能进行2次或3次挖掘工作。机械臂底部还有铲子,能将没用的物质清除掉,切割冰层。这个机械臂能向下挖掘1米,是有史以来在火星上挖掘的最大深度。

宇宙生命组成必须有3个条件:水、生命元素和能量。几乎每个星球都有化学元素和能量。科学家认为:绝大多数星球上都应该存在水。2008年6月20日,

“凤凰”号火星探测器发现,在火星北极确实存在水冰。“凤凰”号正在翻出火星地表下更多冰层,分析火星水冰中的化学成分。

科学家已经建立了行星模型,把太阳系作为研究对象。水、生命元素、能量这三个宇宙生命条件之外,行星的适居带将决定生命的起源。地球恰好处于太阳系的适居带,通过光合作用诞生了生命。科学家以行星是否处于适居带来研究生命、生命元素。火星已经具备水、生命元素和能量的条件,但不完全处于适居带。火星会有生命吗?

冰雪战士

“凤凰”号的设计寿命为90天。“凤凰”号的使用寿命可能会延长一个月左右,在晚夏或初秋继续看到它的身影。不过,它在火星上探测的时间,绝对不会有“勇气”号和“机遇”号那么长。“凤凰”号必须与时间赛跑。

“凤凰”号上的太阳能帆板不能产生足够多的能量,帮它度过火星的冬天。它的三只“脚”会深深嵌入地下,太阳又会在地平线以下。最终,“凤凰”号将冻死在火星的北极上。“凤凰”号满身披挂冰凌,被渐渐压瘫、掩埋的景象,令所有人不寒而栗。

美国亚利桑那大学教授、“凤凰”号首席科学家彼得?史密斯预告:在第 200个火星日到来之前,“凤凰”号就会完全停止工作,“死”在这一片漆黑的平原上。真的!2008年11月2日,“凤凰”号探测器与美国国家航空航天局中断了联络;2008年11月10日,美国国家航空航天局宣布“凤凰”号无法联系,结束使命。

明年火星有春天,但“凤凰”号永远不会醒来。