作者:张章 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2016/10/27 21:31:53
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计算机故障致火星探测器坠毁
或影响2020年后续任务

 

ESA的2020火星探测器模型

图片来源:ESA

这些日子以来,欧洲空间局(ESA)的工程师们一直在忙于寻找“斯基亚帕雷利”登陆器的坠毁原因。10月19日,“斯基亚帕雷利”登陆器划过天空,在原计划软着陆前的不到1分钟里,跌落在了火星表面。诊断“病因”迫在眉睫,因为许多同样的技术也被用在了更大的“火星太空生物”项目(ExoMars)探测器上。而该探测器计划于2020年飞抵这颗红色星球。

如果2020年ExoMars探测器起飞,ESA必须说服其22个成员出资3亿欧元填补2016年和2020年两阶段ExoMars项目的差额。ESA将于12月1~2日在政府部长会议上将阐述当前问题,以免赔了夫人又折兵。而英国帝国理工学院的David Southwood 表示,“斯基亚帕雷利”坠毁后,如果欧洲希望在探测太阳系上有所作为,确保ExoMars 2020的经费“是当务之急”。Southwood曾于2001年至2011年担任ESA科学主任。

在部长级会议上,ESA官员将强调作为ExoMars 2016任务一部分的火星微量气体探测器(TGO)的成功。随着“斯基亚帕雷利”的坠毁,TGO进入了为期4.2天的绕火星轨道。下个月,TGO将开始调解科学仪器,寻找大气中的甲烷和其他微量气体,并弄清其源头——不仅包括它们出自哪里,还包括是否来自地质源或生物源。

2017年3月,TGO将开始下沉入火星大气层,并将在今年晚些时候开始产生科学观测数据。“在火星轨道上,我们有100公斤的设备,以解答甲烷的秘密。”ESA 载人和无人航天部门主管David Parker近日在新闻发布会上说。

相比较对TGO数据产出的期待,“斯基亚帕雷利”如果成功着陆将收集的气象资料则是后来添加的任务。随着ESA罗塞塔任务的推进,欧洲公众对空间探索日益关注,而“斯基亚帕雷利”的悲惨命运也引发公众的强烈发响。

《科学》杂志报道称,ESA工程师目前正利用数个来源得到的信息了解“斯基亚帕雷利”发生了什么:该探测器在下降过程中传输到TGO的数据、火星快车探测器使用的相同的信号组件以及一个陆基射电望远镜。所有数据均显示,在预计着陆前50秒,“斯基亚帕雷利”的信号突然消失。

初步分析结果显示,“斯基亚帕雷利”打开降落伞和防热罩后,有部件出现了故障。用于减缓登陆器下落速度的推进器只点燃了 3 秒,而原定的点燃时间应该为 30 秒。这些情况由美国宇航局(NASA)拍摄到的照片推测而得,表明登陆器很有可能因下降速度过快而导致坠毁。

有专家表示,登陆器比预定时间提前了 30 秒打开隔热板和降落伞,计算机认为已经着陆到火星地面了,因此推进器工作时间大大缩短。“斯基亚帕雷利”甚至还启动了仪器,准备收集火星的天气和电场数据。

10月20日,NASA火星勘测轨道飞行器(MRO)拍摄的一张火星表面图像,捕捉到了日前在着陆火星前突然“失踪”的“斯基亚帕雷利”的踪影。因为与今年5月拍摄的火星表面相同区域图像相比,新拍摄的画面中出现了两处新的特征,相信与计划登陆火星的“斯基亚帕雷利”有关。

其中,一处被认为是“斯基亚帕雷利”降落过程中打开的直径12米的降落伞,而位于降落伞以北1公里处,一处大约长40米、宽15米的深色模糊斑点则被认为是撞毁在火星表面的登陆器主体。

ESA表示,这个暗色污点可能是土壤受到“斯基亚帕雷利”的冲击或爆炸形成的“伤痕”。而且,根据初步推测,“斯基亚帕雷利”有可能是从距离火星表面2千米至4千米高的空中开始下坠,并以超过300公里的时速撞向火星,但也不排除登陆器发生爆炸的可能性。MRO将利用高分辨率照相机拍摄更多该位置的图片。

目前,“斯基亚帕雷利”的工程师感到“压力山大”。原因是,ExoMars 2020探测器及其着陆系统已经成形。“斯基亚帕雷利”项目经理Thierry Blancquaert提到,许多部件完全“复制”了“斯基亚帕雷利”,并在明年需要运到俄罗斯进行集成。

也将用于2020探测器的下降过程中的软着陆减速伞是同样形状,只不过由俄罗斯负责生产。自NASA于2012年退出ExoMars项目后,俄罗斯成为ESA的新伙伴。不过,2020年使用的降落伞将分两段展开,并且最终的直径为35米。

但未来项目使用的推进器将是不同的,并由俄罗斯联邦航天局研发。而多普勒雷达测高仪和制导与导航控制系统将与“斯基亚帕雷利”的一样。

ExoMars项目是欧洲发射火星快车轨道探测器后开展的第二个火星探测项目,主要目标是寻找火星上是否存在生命的证据。该项目分为两个阶段,目前正处在第一阶段。实际上,该项目一直命途多舛。今年早些时候,由于ESA建造的探测器与俄罗斯减速伞的匹配问题,ExoMars项目就从2018年推迟到2020年。届时,一个配备先进电子设备、火箭推进器、制导雷达和降落伞的火星登陆器将被送上火星,并释放一台约300公斤的火星车对火星展开地面考察,寻找生命迹象。(张章编译)

 

 
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