原标题:美国即将发射新的火星车:“火星2020”火星车将寻找火星生命

在不远的未来,“好奇号”将不再是美国宇航局唯一一个活跃的火星探测器。明年夏天,“火星2020”火星车探测器将前往火星。虽然最新的漫游者借用了“好奇号”的设计,但它们并不是双胞胎:它们由美国宇航局位于加州帕萨迪纳的喷气推进实验室建造和管理,在正在进行的火星探索和寻找古代生命的过程中,每一个都有自己的角色。让我们来仔细看看是什么让这对兄妹如此不同。

任务

2004年,“勇气号”和“机遇号”登陆火星“随水而行”,发现了火星在变成冰冻沙漠之前曾有流水存在的证据。但这是什么时候发生的,为什么?

美国国家航空航天局发射了巨大的“好奇号”探测车,以了解更多情况。自2012年着陆以来,“好奇号”一直在盖尔环形山(Gale Crater)中漫游。它发现,数十亿年前,盖尔环形山中有一个湖泊,那里的环境可能曾有过微生物。火星车仍在寻找与这种环境有关的线索,它爬上了3英里高(5公里高)的夏普山,夏普山位于盖尔环形山内,部分由水形成。

在3760英里(6050公里)之外,2020年的火星还将探索一个由水形成的景观:Jezero陨石坑,这是一个古老的三角洲。但2020年将会采取下一个科学步骤:它将寻找过去生命的实际迹象,或生物特征,捕获岩石和土壤样本,这些样本可以在未来的任务中取回,并返回地球进行深入研究。

火星2020的底盘,或者说车身,比“好奇号”长5英寸。它也更重,登记重量为2260磅(1025公斤),而“好奇号”的登记重量为1982磅(899公斤)。重量的不同与携带的工具有关。从机械臂开始:“好奇号”的机械臂长7英尺(2.2米),能转动65磅(30公斤)重的固定塔,固定塔上装有科学摄像机、化学分析仪和钻头。流动的科学实验室粉碎岩石样品,并将粉末倒入其底盘,在那里两个实验室可以确定岩石的化学和矿物组成。

“火星2020”的手臂和“好奇号”的手臂一样长,但是它的固定塔重达99磅(45公斤)——因为它携带了更大的仪器和更大的钻孔器。钻头将切割完整的岩心,而不是粉碎它们,它们将通过一个复杂的存储系统放置在样品管中。

眼睛和耳朵

NASA的所有火星任务都允许公众跟随科学家和工程师探索火星。“好奇号”在桅杆、头部和身体上安装了17个摄像头;其中四个是彩色照相机。

火星2020有23个摄像头,大部分是彩色的。新火星车还包括“耳朵”——两个麦克风,不仅能捕捉火星着陆的第一声,还能捕捉火星的风和火星车的化学分析激光脉冲。Mastcam-Z是“好奇号”桅杆式摄像机的改进版,具有变焦能力,可以拍摄高清视频和全景照片。

车轮

“好奇号”已经为2020年的火星“越野”做好了准备。当老将“漫游者”号上的铝制车轮开始出现小孔时,工程师们意识到,在火星表面粘合的尖锐岩石对车轮施加的压力比预想的要大。仔细的驾驶计划,再加上软件升级,将使它们在“好奇号”登上夏普山的剩余旅程中保持良好状态。

虽然“火星2020”的轮子是由同样的材料制成的,但它们比“火星2020”的轮子略大、略窄,而“火星2020”的外皮几乎厚了一毫米。不同于“好奇号”的雪佛兰式履带,“火星2020”有更直的履带和两倍于“好奇号”的车轮(48对24)。在喷气推进实验室的火星场进行的大量测试表明,这些履带能更好地承受尖锐岩石的压力,但在沙地上也同样有效。

大脑

火星漫游者不会自己开车。科学家和工程师组成的团队在每一个火星日(sol)的开始向他们发送经过精心编程的任务清单。漫游者自己能做的事情越多,驾驶员编写新命令的时间就越多。

好奇号着陆后,漫游者团队平均花了19个小时来分析一天的数据,构建和测试命令,然后将这些命令发回漫游者。经过多年的磨练,每天制定计划的时间缩短到了7个小时,有限的自动导航功能让“好奇号”能够自己采取一些谨慎的步骤。

但“火星2020”拥有更多的自动驾驶智能,它计算路径的速度比“好奇号”快5倍。自动驾驶将是缩短2020年团队规划每日运营所需时间的关键。新的任务计划最终将每天的工作时间缩短至5小时。更快的速度将使它能够覆盖更多的地面,并在主要任务期间收集更多的样本。“火星2020”的运行速度不会比它的老版本更快,但更多的自动化意味着它可以行驶更远,收集更多的科学,而不必等待地球工程师返回的指令。

着陆

“好奇号”用看似激进的“天空起重机”策略改变了火星着陆的过程。2020年的火星将依靠同样的过程,但也有一个重要的新技术:地形相对导航。机载计算机将摄像机拍摄到的地面图像与地图进行匹配,从而使航天器保持在预定目标上。同时,距离触发器让漫游者在发射降落伞前离理想地点更近几英里。

未来的人类

美国国家航空航天局的阿尔特弥斯计划旨在2024年之前让宇航员重返月球,为未来的火星探索做准备。“好奇号”携带着研究火星环境的仪器,如地表辐射和天气,为人类探索火星铺平了道路。

除了研究天气,2020年的火星还将携带宇航服样本,让科学家研究它们是如何退化的。一个氧气发生器将测试宇航员从火星大气中制造自己的火箭燃料的技术。一个像探测车上的那样的地下雷达可能有一天会被用来寻找埋藏的水冰。

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