为什么在火星上着陆如此困难?

随着火星探测器“好奇号”即将进行惊心动魄的着陆,我们必须面对一个事实:“大多数时候,火星都会赢”。

火星并非一个友好的地方。它寒冷、多风、贫瘠,寂静无声,除了呼啸的沙尘暴可能会威胁到充满希望的访客。这颗行星简直是个混蛋,它会设置恶毒的障碍来挫败过去47年来派往火星的机器人探测器。而火星通常会赢。

自人类开始向火星发送探测器以来,这颗红色星球在统计上就轻易地超越了我们;人类的整体成功率只有约.411,对于耗资数十亿美元、耗费无数时间和心血制造的任务来说,这算不上好成绩。共有17个着陆器被送往火星,只有7个安全抵达表面,每个任务的成功程度各不相同。美国宇航局正在尝试执行有史以来最复杂的任务,其新的火星探测器“好奇号”将迎来第18次尝试。火星探测器的坎坷历史一直萦绕在管理人员的脑海中,这不仅仅是因为“好奇号”艰巨的自主着陆。

美国宇航局总部火星探索计划主任道格·麦奎斯顿说:“这疯狂吗?嗯,不至于——一旦你理解了它,它就没有那么疯狂了。有风险吗?登陆火星总是有风险的。“火星会给你制造麻烦。沙尘暴、大气密度、风。”

将任何东西降落到另一个星球上都非常困难,尤其是在那个地方非常遥远且极度不适宜居住的情况下。 过去的着陆尝试就是证明。

人类首次机械着陆尝试以失败告终,苏联的“火星2号”着陆器因刹车火箭未能启动而坠毁。几天后,1971年12月2日,“火星3号”抵达,成为首次成功登陆火星的任务——但它只传回了20秒的数据就牺牲在了布满尘土的地表。随后又有几个苏联任务要么坠毁,要么完全错过了火星;接着是美国的海盗号着陆器,这是美国的一项重大成功,它们在美国建国二百周年之际进入了火星轨道。

NASA/JPL

海盗号任务包含实验,用于研究天气、拍摄风景全景图,甚至寻找微生物——这些结果 实际上仍在争论中。但它们在成功着陆这一事实本身就已是成功。

在海盗号着陆后,十年内没有任何探测器前往火星;苏联在1988年发射了“福波斯1号”和“福波斯2号”任务,试图登陆火星的一颗卫星,但两艘探测器都未能成功。20世纪90年代发射了一些轨道器——美国损失了一个,但成功部署了一个——但下一个着陆器要到海盗号着陆20年后才会到达。美国宇航局的“探路者号”着陆器和“索杰纳号”火星车于1997年7月4日抵达,并在地表行驶,令科学家和公众欣喜不已。

原计划之后是“火星极地着陆器”(也称为“火星探测器任务”),但在一场史诗般的失败中,任务的轨道器丢失了,因为一个工程团队使用了公制单位,而另一个 使用了英制单位。着陆器也因为发动机过早关机和硬着陆而失败。

2003年,既有失败也有成功——欧洲的“金星2号”着陆器(以查尔斯·达尔文的船命名)从未与地球通信,但 火星探测车“勇气号”和“机遇号” 抵达了行星的两侧,它们通过安全气囊缓冲着陆并部署。两者都远远超过了它们的保修期;“机遇号”仍在运行。然而,火星最终还是战胜了“勇气号”,它被卡在沙地里,阻止了火星车获得足够的阳光而生存。

麦奎斯顿说:“大多数时候,火星都会赢。”

美国宇航局的“凤凰号”着陆器是最近一次成功的任务,它捕捉到了火星雪的图像,然后因严酷的北极冬天而停止工作。现在,“好奇号”来了,它携带了最复杂的有机化学实验室和地质工具,这是 有史以来 发送到另一个天体的。它的设计寿命为 一个火星年——相当于地球上的两年——并且将彻底查明火星是否曾经具备宜居性。

但宜居并不意味着好客。“好奇号”在试图攀登盖尔撞击坑中心的-英里高山时面临着几重障碍——而且这还是假设它能安全着陆,并在8月5日晚能够应对火星可能出现的任何意外的沙尘暴或失控的风。

麦奎斯顿说,美国宇航局成立的宗旨就是迎接重大挑战,而“好奇号”任务(MSL)正是这一短语的体现。他引用罗伯特·肯尼迪的话说:“只有敢于承受巨大失败的人,才能成就伟业。MSL正蓄势待发,将成就伟业。”

 

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丽贝卡·博伊尔是一位屡获殊荣的自由撰稿人,她撰写关于天文学、人畜共患病以及介于两者之间的各种主题的文章。她是《大西洋月刊》的特约撰稿人,她的作品经常出现在《大众科学》、《新科学家》、《FiveThirtyEight》、《连线》以及许多其他面向成人和儿童的出版物上。丽贝卡在科罗拉多州长大,离太空更近一英里,现在住在圣路易斯,靠近大陆两条最强大的河流的交汇处。

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