走走停停的第四代火星探测器:“漫游型”

当火星任务再次重启,人们已经有了十分清晰的目标,找不到智慧生命就找简单生命,比如细菌;找不到活的细菌就找生命来过的痕迹,比如化石;找不到化石就找可能支持生命存在的条件,比如现在或过去的液态水等。1996年,NASA在火星轨道上部署了火星环球勘测者号卫星,进行覆盖火星全球的地图绘制,为将来深入研究火星地质、水文、大气的着陆任务选址,并将在未来着陆器或火星车登陆后发挥地球和火星之间的通信中继作用。同年NASA的第一辆火星漫游车也成功发射,它由火星探路者着陆器和旅居者号火星车两部分组成,前者同时也是后者的通信基站,也正因如此旅居者号最远只能行驶至距离基站500米的地方。

火星探路者-旅居者号还开创了一种全新的火星着陆方式——气囊着陆。它在进入火星大气层直至接触火星地表之前的减速方案与海盗1号的类似,也是再入舱+减速伞,但在减速伞分离之前,再入舱会悬挂着释放出一个气囊,把着陆器和火星车包裹其中,并在距地面21.5米的半空释放,再以弹跳十多次的形式逐渐停稳在火星表面。

这种着陆方案触地速度较快,还要经历多次高G值的弹跳,多用于体重较轻的火星车,如后来的勇气号和机遇号(两者重量均为185千克)。

旅居者号火星车有一套驾驶控制软件,但不在火星上。旅居者号想要知道去哪里,就需要火星探路者基站每天给它拍摄照片传回地球,地球上的技术人员会用三维立体眼镜,在驾驶控制软件里看到模拟出来的火星车周围的真实地形,以此确认下一步要行驶到哪里,再将指令传回火星由旅居者号执行。到1998年任务终止,旅居者号以这样的方式在火星上总共行驶了超过100米。

旅居者号之后,NASA又相继发射了我们现在比较熟悉的勇气号、机遇号、好奇号和毅力号火星车,为了匹配后两者近1吨的重量,工程师们还专门研发了一种“天空起重机”着陆方案,毅力号甚至还携带了一架小型无人机“机智号”,实现了人类在另一颗星球上的首次飞行。

时至今日,火星车已经成为了最前沿的火星探测方式,能否让火星车成功着陆并完成任务是衡量一个国家或组织航天实力的重要依据,至今也只有中国和美国能够成功完成这项挑战。可以预见的下一代火星探测器将是采样返回任务,目前已有多个国家将其提上日程,例如中国的天问三号、印度的曼加里安3号、NASA-ESA联合采样返回计划等。

当采样返回任务能够顺利完成,说明地球和火星之间的双向往返也就有了可行方案,到那天,距离人类亲自踏上那颗红色星球也就不会太远了。

本文节选自《从飞掠到着陆:火星之路六十年》。

作者为特约撰稿人、展览策划师,参与策展“三体·引力之外”沉浸式科幻体验,步天歌:星河角落×《中国国家天文》科学艺术展,描绘苍穹:星空影像与古典星图特展,蜉蝣直上:人类飞行梦沉浸式科学艺术展,火星2035沉浸式科学艺术展,以及参与策划国家海洋博物馆天文厅、海洋与灾害厅等。

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