2021年02月20日 | 美国毅力号成功登陆火星，看看它都有哪些黑科技

北京时间2月19日凌晨4时55分，美国“火星2020”任务中的毅力号火星车经过6个多月的飞行，成功着陆在火星表面的杰泽罗陨石坑，正式开启探测之旅。

2020年，希望号、天问一号、毅力号三个探测器分别出征火星。

选择直接着陆火星的毅力号后续还要干些啥呢？当然是拍照。

科研人员庆祝“毅力号”着陆后传回的首张火星照片

毅力号在成功登陆火星的第一时间，便开始了拍照之旅，然后通过中继卫星，把红色新家的照片传回地球。

据悉，毅力号为了拍照，配置了23台照相机。在接下来的几天里，工程师还将检查探测器的总体的运行状况，并部署遥感桅杆（也称为“桅杆”），以便可以拍摄更多照片。

毅力号团队也将花费一个多月的时间对流动站进行彻底检查，并加载新的飞行软件，以准备在火星上寻找古老的生命。

还有四个小目标

“毅力号”计划实施为期一个火星年（687个地球日）的探测。具体任务包括4个目标。

目标一：寻找可居住性，发现在火星远古时期可能支持微生物生存的环境中形成的岩石，或被微生物改变的岩石，确定火星过去确实存在着能够支持微生物生存的环境。

目标二：寻找生物特征，在那些适宜居住的环境中寻找可能存在的远古微生物迹象，特别是在那些能长期保存生命迹象的特殊岩石中。

目标三：暂存样本，从大约30个有希望找到生物痕迹的岩石和表土目标上钻取样本，并将其存储在火星表面的具体位置。

目标四：为载人登陆做准备，测试从火星二氧化碳大气中产生氧气的能力。火星大气非常稀薄，而且二氧化碳含量高达96%。人类肯定不能直接呼吸火星大气，但二氧化碳的存在，让人们看到了制取氧气的希望。假如能够用火星大气制氧，未来的火星基地就可以自己解决呼吸问题，还可以支持更大规模的火星科考与资源开发。

四个试验令人关注

1、首次无人机行星表面探测

人类探索深空，进行星小行星探测的方式主要有：绕、着、巡。即：环绕、着陆、巡视。

本次火星探测，毅力号还携带了1架名为“机智号”（Ingenuity）的小型直升机，它将尝试为人类带来新的探测方式：无人机探测。

这是地球人的首次尝试。预计在毅力号着陆一个月后，将尝试进行此项活动。一旦成功，“机智号”将成为人类首架在其他行星上飞行的可控飞行器。

据悉，机智号就是一个共轴反桨直升机。重1.8公斤，而直升机桨叶1.2米，转速2400转/分钟，一次充电后工作时间90秒，飞行距离300米远，计划飞行试验4次。

美国宇航局表示，若获成功，“机智号”有望为未来利用旋翼飞机对火星开展广泛的空中探测铺平道路。

2、首次外行星表面制氧

本次毅力号在火星所进行的试验中，利用火星原位制氧仪“莫克西”进行制氧试验（Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment，MOXIE））引发众人关注。

前期的探测表明，火星大气约96%的成分是二氧化碳，而将来载人登陆火星，主要的制约因素是氧气补给。而火星丰富的二氧化碳，是制备氧气的天然宝藏！

据悉，本次毅力号携带的火星制氧设备MOXIE，重17.1公斤，体积23.9 x 23.9 x 30.9厘米，每小时产氧高达10克，功耗300瓦。

它从火星大气中收集二氧化碳，电解为氧气和一氧化碳，对氧气进行提纯之后，将一氧化碳和其他产物排回大气中。

二氧化碳到氧气，公式很简单，可是实现起来还是难度巨大，二氧化碳再生技术在火星表面是否适用？只能说，试试看！

3、材料分析

利用拉曼光谱SHERLOC仪器扫描可居住环境中的有机物和化学物质，进行材料的适应性试验，特别是6种舱外服的面料试验，同样值得期待。

这是一套远程分析的仪器，来探测有机分子和可能的生命痕迹。这套仪器叫做夏洛克（全称“拉曼和荧光扫描宜居环境、寻找有机物和化学物质仪”，缩写SHERLOC），以名侦探“夏洛克·福尔摩斯”为名。

夏洛克安装在毅力号机臂前端，包括一个紫外激光拉曼光谱仪和一个昵称“华生”的相机，可以协同工作，精细探测火星表面的矿物成分、有机分子和可能的生命痕迹。

4、钻取火星样本

在阿波罗11号登月期间，两名美国宇航员共同采集了月球上的岩石。而在火星上进行岩石采集活动，则需要3个机器人系统合作完成。

毅力号漫游车依赖于复杂的、能力超强的、最洁净的机械机构，来代替宇航员进行样品采集和缓存。在外观和设计上，毅力号与2012年登陆火星的好奇号火星车相似。

据悉，毅力号火星车上的样本存储系统是有史以来NASA建造的最复杂的机器人系统之一，样本和缓存系统将从火星的岩石表面收集岩石核心样本，并把它们密封在样品管中，未来将发射一个新的火星探测任务取回这些样品。

很多人认为毅力号火星车是一个独立的机器人，实际上它是由许多机器人组成的。其中样品与缓存系统本身就由3个机器人来完成。

在火星车的前端，是火星车长达2m的机械手臂。固定在火星车机械手臂前端的底盘上有一个机构，其中包含一个旋转冲击钻，用来从火星岩石和风化层采集岩石粉尘和碎末。

第二个机器人看起来像一个小型飞碟，安装在火星车的前部。这个机器人的名称为bit carousel，这台设备是火星样本业务的中间人，它将钻头和样品试管传递给机械手臂，并将装满样品的试管送入火星车底盘的第三台机器人进行评估和处理。

第三台机器人是一个0.5米长的样品处理机械臂，设计团队称其为“霸王龙臂”，它位于火星车的腹部，它从第二台机器人那里取走样品试管。在相机那里作一些评估工作，然后将样品试管存储到缓存仓库里。

所有这些机器人必须像时钟一样精确的运行。一般的瑞士精密时钟只有不到400个组价，而毅力号火星车的样品缓存系统却有超过300个部组件。

天问一号怎么样了？

2021年2月15日17时，由中国航天科技集团有限公司研制的我国首次火星探测任务“天问一号”探测器成功实施捕获轨道远火点平面机动。探测器上的3000N发动机点火工作，将轨道调整为经过火星两极的环火轨道，并将近火点高度调整至约265千米。

远火点调整示意图

后续，“天问一号”探测器还将通过数次轨道调整，进入火星停泊轨道。

与毅力号直接进行“空中吊车”着陆的方式不同，天问一号将采用动力下降进行着陆的方式，即火箭反推悬停降落技术。

就是说，反推火箭会一直工作，直到着陆器降落到火星表面。

相比于着陆器本身，这项技术需要的燃料罐和反推火箭体积更大，传感系统也都装在着陆器底部。

由于燃料罐和反推火箭没有办法在着陆前完成脱离，因此，着陆腿需要足够重，以降低着陆器的整体重心，提高着陆安全性。

这也是目前最安全的着陆方案，着陆后，着陆器将放出火星车。

天问一号携带的火星车，采用太阳能供电，设计寿命90天。

如果最终这辆火星车成功着陆并运行，将成为人类史上首个一次性完成“绕、落、巡”的火星探测器。期待它在5月份的表现。

火星探测充满着挑战与艰巨，但人类从未停止过探索的脚步。截至目前，人类2020窗口三大探火任务进展都很顺利，祝愿他们在未来的任务中都能取得圆满成功！