延迟11分钟,“跳伞”都能这么准?


在航行了203天,穿越4.72亿公里后,北京时间2月19日凌晨4点55分,NASA耗资27亿美元的“毅力号”火星车成功登陆火星!


毅力号成功着陆火星!最全黑科技揭秘,看它如何渡过“恐怖7分钟”…


准确地说,早在这个时间之前,毅力号就已经在火星上“坐等”人们确认它平稳着陆的消息。因为此时此刻,火星距离地球大约2亿多公里,因此存在11分钟的通讯延迟。毅力号第一时间回传了从火星拍摄的照片。


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这是NASA成功送上火星的第五个火星车,即便是吸取了前面几位老前辈的种种经验,但它成功着陆的可能性其实也只有40%——不过还好,成功了。今天极果君就带各位小伙伴来了解一下,这台NASA史上最重、最先进、还带了“无人机”的火星车,都有哪些黑科技。

空中吊车助力着陆

在火星成功“软着陆”绝非容易的事情,毅力号冲击火星大气层时的时速达20000km/h左右,从模拟动画中可以看出,带着火星车的耐热碳纤维仓就像一颗流星,飞速冲向火星。


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进入火星大气层后的4分钟左右,直径达21.5米的超音速降落伞展开,此时的高度约为11公里。巨大的降落伞能把速度从1500km/h降至320km/h左右。


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随后,地形相对导航系统将会对火星地面进行探测,避开障碍,选择更加合适的着陆地点。


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而在稀薄的火星大气层中,降落伞无法进一步降低下降速度,因此NASA的这项动力下降黑科技——空中吊车,便显得尤为重要。在2100米处的高空中,空中吊车便会带着火星车离开降落伞,进入最终着陆状态。


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这项技术其实早在2012年的好奇号火星车上就已得以应用,而这次更是经过改良。空中吊车共有8个发动机,来进行进一步减速。随后进入最终阶段,距离地面还有20米左右时,空中吊车将会放出一段约6米长的线缆,缓慢着陆,一旦检测到火星车接触到地面,空中吊车将会迅速切断线缆,飞向远方,它的使命也就此完成。


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这套着陆流程蕴含着很多重要的“黑科技”,即便如此,着陆成功率还只有40%,因此,着陆的这短短7分钟被称为“恐怖七分钟”。在这七分钟里,地球上的人无能为力,因为通讯所需的时间都大于7分钟……。


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以前的火星车放在气囊内来达到保护目的,这种方法成功的将精神号和机会号送上了火星地表。


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此前火星车着陆所使用的保护气囊


但空中吊车可以进行进一步机动,因此可以从下图看出,2012年使用了空中吊车的好奇号的着陆范围和以前的火星车相比,要小得多。


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而着陆,只是保证这27亿美元不会打水漂的第一步,接下来才是开始。

七大仪器+无人机揭秘火星

毅力号是NASA历来最重的火星车,达1026千克。它上面除了各种探测装置外,还带了一架“无人机”。毅力号成功着陆火星!最全黑科技揭秘,看它如何渡过“恐怖7分钟”…


首先,先带大家看看毅力号上的七项科学仪器。


Mastcam-Z相机是一个安装在桅杆上的摄像头系统,拥有两个摄像头的它可以拍摄全景、立体图像及视频,像素200万。它作为火星车的“眼睛”,能挑选出合适的岩石以及寻找水。其变焦能力可以从苍蝇到足球场都看得清清楚楚。


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火星环境动态分析仪(MEDA)则类似于“气象站”,可以测量风、温度、尘埃以及辐射量等多项信息,并且可以预测天气,以保证火星车的安全。


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火星氧气 ISRU 实验仪(MOXIE)将尝试从火星的二氧化碳中产生氧气,就像是一棵树一样。它正是在为以后人类登上火星做准备。同时,氧气还能成为从火星“回家”的燃料。


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X射线岩石化学行星仪(PIXL)将装在火星车的机器手臂上,利用X射线测量岩石的化学成分,可以用它来发现火星的岩石与土壤中,古代微生物留下的痕迹。它的体积只有21.5 x 27 x 23cm这么大,重量也只有4.3kg。


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火星地下实验雷达成像仪(RIMFAX)用于对火星的地下进行探测,可以检测到地面下10米以上存在的水或冰。这是NASA首次将雷达工具送到火星表面。


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拉曼荧光光谱仪(SHERLOC)可以利用相机、光谱仪与激光来进行探测有机物及矿物质。这对于发现生命生存过的痕迹来说至关重要。


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最后则是超级相机(SuperCam),它配备2台激光器和4台光谱仪,能分析出7米外铅笔尖一样小的目标的化学和矿物成分。它将会对火星上的粉尘进行分析,以了解它们是否会对人体造成伤害。


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除此之外,这次毅力号还有一项创新突破,就是它居然带了一架“无人机”上火星!这架无人直升机名为“机智号”,重量仅1.8千克,搭载太阳能电池板存储动力,可在稀薄的大气层中飞行。飞行高度最高5米,飞行范围300米。


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机智号无人直升机将放在火星车的腹部,等待时机成熟时升空。这次主要是实验性质,如果能成功飞行,将是人类首次实现飞行器在其他星球的受控飞行。


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无人直升机可以提供火星车及卫星所无法提供的独特视角,此外还可以为火星车提供地形上的侦查。


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不知道各位小伙伴有没有发觉,这台火星车好像少了点什么?

不靠太阳,过亿美刀核动力驱动

相比其他的太空探测设备,我们发现这台火星车上似乎没有太阳能板。因为它采用了核动力。


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毅力号上的多任务放射性同位素热电发生器(MMRTG)采用钚-238作为燃料,通过其自然衰变可以产生功率110瓦的电力,在电力过剩时,将为车上两块锂电池充电以保存电力。使用寿命长达14年。据了解,MMRTG的制造成本能达到1亿美元以上。


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多任务放射性同位素热电发生器(MMRTG)


核动力将不受天气与昼夜的影响,且工作时限长。有些小伙伴可能会觉得,太阳能会不会更加“持久”?其实在火星上还面临着另一个巨大的问题,那就是火星沙尘。不断堆积的沙尘将会对太阳能面板产生影响,降低太阳能面板的效率,直至无法使用。下面这张洞察号的对比图便可看出火星沙尘的威力。


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不过,目前来看,太阳能板仍是外太空探索的主流,我国的天问一号也将会采用太阳能驱动,并且针对沙尘问题采取了全新的电除尘技术。

寻找生命和下一个家

毅力号费这么大的功夫上了火星,主要目的是啥,那只有一个,就是寻找生命以及生命曾经存在过的迹象。


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它着陆的杰泽罗火山口,便是可能寻找到生命的地点之一。科学家对该地点进行了两年的研究调查,认为这一地区曾被洪水淹没,是一块古老的三角洲,可能寻找到生命的迹象。


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此外,已经可以确定的是,地球绝对不会成为人类“永远的家”,早晚也有不得不走的那一天——当然,那还很远,但确实要早做打算。


火星作为我们可能性最大的“移民候选地”之一,各国对于火星的探索也越来越多。今年5月到6月,我国的天问一号也会择机实施火星着陆,希望无论是毅力号、天问一号,还是其他的探测器,都能为我们带来好消息。


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