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作者:袁原 来源:新华网 发布时间:2008-5-24 10:44:56
“凤凰”即将登陆火星北极 探索生命存在必要条件
 
美国“凤凰”号火星着陆探测器预计将于5月25日降落在火星北极附近。
 
如果成功着陆,“凤凰”号将取样分析火星地表下的冰层,得出的数据将用于判断火星上是否出现过液态水和有机化合物,这是生命存在的必要条件。
 
随着“凤凰”号着陆火星时间日渐临近,美国国家航空和航天局(美国宇航局)公布了关于这次星际探测的更多细节。
 
凿冰取样
 
采集火星表层下的冰并加以分析是“凤凰”号此行的首要任务,也是其有别于其他火星探测使命的不同之处。
 
为此,这个由三支脚支撑的火星着陆探测器装备特殊,有着一条长2.35米的机械挖掘臂。这只由铝、钛等金属材料制成的机器臂膀可以弯曲,末端配有可用于掘土的反铲,能够挖掘61厘米深的壕沟。
 
降落之后几个火星日内,重约350公斤的“凤凰”号将开始挖掘工作,伸展机器手臂采取火星上的土壤样本。因为与地球转速不同,一个火星日比地球上的一天长近40分钟。
 
科学家认为,火星北极地带有大量冰层,存在于地表2到30厘米之下。一旦表层土壤清除干净、露出埋藏其下的冰层,“凤凰”号将正式开始凿冰取样。为此,“凤凰”号的机器手臂末端配有电钻,能够凿碎坚硬的冰层。
 
“凤凰”号探测任务的负责人之一雷·阿维德松形容说:“那儿将成为一个建筑工地……(冰层)坚硬的如同人行道。”
 
“迷你烤箱”
 
成功取样之后,“凤凰”号将就地分析火星冰样。“凤凰”号上的科学实验室即为此配备,其中类似迷你烤箱的装置是分析冰样的主要设备。
 
通过安装在“凤凰”号机器手臂上的照相机,科学家将选择用于进一步分析的样品。经一个漏斗筛选,这些样品将被分送至8个一次性使用的微型烤箱,每个烤箱长1.27厘米,直径0.32厘米。烤箱将缓慢加热冰样至982摄氏度,随之生成的水蒸气将由一个分光计加以分析,测量其中特定分子的体积和构成。
 
出发前,“凤凰”号经过全面消毒杀菌,以确保其采集的样品不被地球微生物污染。
 
“凤凰”号上的其他仪器还将分析火星土壤、冰层中的矿物质,并绘制土壤中个体颗粒的结构。“凤凰”号还将探测,在历史上出现更温暖、潮湿的气候条件时,火星现有的地下冰层是否融化过。如果“凤凰”号发现沉积的盐或砂,则可作为液态水曾经在火星上流过的证据。
 
美国亚利桑那大学的行星地理学学者彼得·史密斯是这次火星探测项目的负责人之一。他说:“我们真的想弄清楚,(火星上的)冰是否曾经融化过,因为液态水是可居住环境的必要条件。”
 
路透社报道因此认为,“凤凰”号这次降落火星,担负任务将揭开人类探索火星的新篇章。
 
不过,寻找火星上是否存在过生命痕迹并非“凤凰”号此行任务。“搞清楚‘谁在那儿住’的任务还是留给今后的火星探测使命吧,”史密斯说。
 
“恐怖7分钟”
 
在火星上开展工作之前,“凤凰”号首先得经历“恐怖7分钟”,即从进入火星大气层到最后着陆的过程。
 
“凤凰”号预计将于格林尼治时间5月25日晚11时30分(北京时间5月26日清晨7点30分)之后开始降落。在距离火星地表125公里的高空,“凤凰”号将以1.9万公里的时速进入稀薄的火星大气层。
 
之后的7分钟内,“凤凰”号将利用与火星大气层的摩擦并打开降落伞减速,最后将减至时速8公里每小时,实现“软着陆”。
 
史密斯形容这个过程为“恐怖7分钟”。“尽力屏住呼吸7分钟,”他说,“有大把时间让人感到非常紧张”。
 
自人类探索火星以来,一半以上的探索任务因为探测器着陆失败而告终。与2004年成功着陆的“勇气”号和“机遇”号两架火星车不同,“凤凰”号这次着陆火星不会使用气囊减速。
 
美国宇航局喷气推进实验室项目主管巴里·戈尔德施泰因解释,用气囊减速的方法不适用于“凤凰”号这类重量偏高的火星探测器。若以此法着陆,“凤凰”号需要使用更大、更重的气囊,势必减少用于其他探测仪器的有效载重。
 
如果一切正常,美国宇航局将在格林尼治时间25日晚上11时53分(北京时间26日早7时53分)收到“凤凰”号从火星地面传回的信号。以光速传播的无线电波需要15分钟将信号从火星传至地球。
 
如果一切顺利,“凤凰”号将在着陆2个小时后向地球传回第一张图片,图像可能是其太阳能电池板。
 
目标“北极”
 
火星北极附近区域是“凤凰”号的着陆目标,选择此地有独到用心。
 
“凤凰”号的着陆点在火星北极平原瓦斯蒂塔斯-伯勒里斯上,在火星上的位置相当于地球上的加拿大北部。
 
史密斯解释,选择此地作为“凤凰”号着陆目的地,因为这是最有可能保存火星地质历史的地带。
 
在地球上,科学家研究气候变化历史的首选是两极地带,从那里取得的冰芯封存着地球气候变化的数据。同样的道理也适用于火星。
 
“我们一路北上,”史密斯说:“在那里,生命历史以最纯净的形式保存,诸如有机分子、细菌细胞微生物等等。”
 
“我们猜想,在火星上或许也是如此,”他说。“极地是个大储藏室,就好像你用厨房里的冰箱储存食物一样,行星把有机物质和生命的历史保存在冰层中。”
 
火星北极地带的平坦地势也成为降落目的地的选择的原因之一。阿维德松说,“这是整个火星岩石最少的地区之一”,能增加“凤凰”号着陆的安全系数。
 
漫长旅程
 
“凤凰”号于去年夏天从美国佛罗里达州发射升空,着陆火星之前穿越了漫长旅程。
 
降落火星之前,“凤凰”号已经旅行了6.79亿公里。抵达火星之后,它将呆在原地不动。
 
降落火星的最初几天里,“凤凰”号不会立即采取冰样,而将花些时间检测所携带设备是否可用,也会伸展机器手臂挖一、两掊土。
 
在第10个火星日,“凤凰”号将正式开始凿冰取样。接下来的3个月里,“凤凰”号将持续采取冰样,预计每天凿冰两个半小时。
 
与在火星表面执行任务已经4年的“勇气”号和“机遇”号火星车相比,“凤凰”号的任务时间较短,只有3个月。
 
科学家认为,在3个月任务结束后,“凤凰”号仍有可能继续存活一个月,直到火星上的秋天来临。但由于太阳能电池板供电不足,“凤凰”号不可能活过火星上的冬天。
 
“当太阳低垂之时,它的脚将被干燥的冰层覆盖,”阿维德松说。
 
相关链接之一:“凤凰”号降落火星过程
“凤凰”号火星着陆探测器能否顺利展开任务,取决于能否成功着陆火星。从进入火星大气层到最后着陆,“凤凰”号将完成一系列不同任务。
 
着陆前14分钟,“凤凰”号接近火星大气层,抛弃自离开地球以来携带其飞行的载体,并将装有挡热板的一面转向火星,“凤凰”号与地球的无线电通信将因此陷入3分钟静默。
 
着陆前7分钟,“凤凰”号以1.9万公里的时速进入火星大气层。与火星大气的剧烈摩擦将令“凤凰”号逐渐减速,同时导致挡热板升温至126摄氏度。
 
距离火星地表约13公里时,“凤凰”号已经减速至1609公里每小时。紧接着的3分钟里,“凤凰”号将打开降落伞,同时抛弃挡热板、伸展着陆脚,并开始用雷达收集自身速度、离火星地表距离等数据。
 
距离火星地表约965米时,“凤凰”号减速至201公里每小时,开始脱离降落伞,同时连续发射12枚火箭助推器。此后40秒内,借助火箭助推器产生的阻力,“凤凰”号减至时速8.8公里,同时着陆火星地表。
 
着陆15分钟内,“凤凰”号将静待周围尘埃落定,然后打开太阳能电池板、升起桅杆,再向地球发回周围图像。
 
相关链接之二:浴火重生”的“凤凰”号
 
美国“凤凰”号火星着陆探测器于去年8月4日发射升空,取名“凤凰”,寓意“浴火重生”。
 
“凤凰”号脱胎于以前一个夭折的火星探测器项目,其中的不少组件被再利用,成为“凤凰”号的基本构架。此外,设计人员还借鉴并改进了1999年在火星着陆后下落不明的“火星极地着陆者”探测器的一些设计。
 
美国国家航空和航天局说,希望在前辈基础上“重生”的“凤凰”号能不负众望,在火星探测中有更多重大新发现。
 
“凤凰”号长5.5米,宽1.5米,共有三条腿支撑。成功着陆火星后,它将展开两扇太阳能电池板,在火星上开展一场“前所未有”的探测。
 
它具备较强的科研能力,携带了一整套专门研制的作业工具和科研分析仪器,科研设备重达55公斤。 “凤凰”号上的7种探测工具为:
 
一、机械挖掘臂。它长达2.35米,可以垂直向下深挖到火星地表下半米处的土壤,并将样本递送到两部分析仪器中。
 
二、机械臂照相机。安装在机械臂末端的挖掘铲上,可以拍摄土壤以及土壤中冰的特写图像。
 
三、热量和释出气体分析仪。它可将土壤样本放在一个微型烤箱中加热,并测量随着温度上升,样本中水蒸气、二氧化碳及挥发性有机物的变化。
 
四、显微镜以及电化学和传导性分析仪器。显微镜主要用于分析矿物颗粒样本,它的分析细度可达到一根头发的千分之一。电化学分析仪用于分析一些化学特性,如是否有溶解的盐分存在、土壤酸碱度等。位于机械臂上的传导探测器则可以检查土壤的热量及电传导特性。
 
五、立体照相机。绑在“凤凰”号的一根桅杆上,可拍摄着陆点地形的高清晰度、彩色、立体图像。
 
六、气象站。由加拿大宇航局提供,它可以监测火星大气层的尘埃、温度等变化。
 
七、火星降落成像仪。可在着陆时动态拍摄火星着陆位置的地质情况。
 
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