更新时间7/30 上午9:06 EST: “毅力号”已从卡纳维拉尔角发射升空,并已成功与Centaur火箭分离。它正在前往红色星球的途中,预计将于2月抵达。
本月,一支宇宙飞船舰队将启程飞往太空,它们的目标是太阳系中最神秘的天体之一:火星。已有两次发射成功,周四轮到了NASA。这三项任务都旨在帮助科学家们解答一个困扰了他们数十年的问题——这颗红色星球上是否存在生命,或者曾经是否存在生命?
火星是一个寒冷、死寂的沙漠世界,拥有稀薄的大气层。但情况并非总是如此:数十年来对我们行星邻居的探索已经清楚地表明,在其早期历史中,火星与现在大不相同。来自以前火星任务——包括NASA的“精神号”、“机遇号”和“好奇号”探测器——的证据表明,这颗行星曾经可能拥有过富含液态水海洋的繁盛景象。
尽管如此,“我们还没有在火星表面发现俗话说的恐龙骨头,”NASA火星2020任务的副项目科学家Katie Stack Morgan说。
地球和火星正接近星际旅行的最佳轨道位置。随着两颗行星的排列,红色星球的发射窗口已经打开。一架日本火箭于7月21日发射了阿拉伯联合酋长国的“希望号”轨道探测器——这是阿拉伯国家首次发射星际任务——7月23日,中国发射了“天问一号”,这是一项雄心勃勃的任务,包括轨道器、着陆器和火星车。NASA的火星2020任务原定于美国东部时间7月30日上午7:50发射,最终将交付名为“毅力号”的火星车。
如果一切顺利,“毅力号”将在经过七个月、3400万英里的旅程,以及经过精心编排的稀薄火星大气层下降后,于2021年2月登陆火星表面。这辆小型货车大小的火星车将携带一套先进的工具,用于探测火星表面和大气层,同时寻找生命的碳基组成部分和其他早期微生物的迹象。
加州理工学院的火星2020项目科学家兼地质学家Kenneth Farley表示,它将登陆“科学的应许之地”。耶泽罗(Jezero)陨石坑,一个位于火星赤道以北28英里宽的陨石坑,曾经是一个古老河流的故乡,该河流在30到40亿年前形成了一个湖泊,沉积了泥土、沙子和沉积物。Stack Morgan说,这是寻找火星古代生命证据的最佳地点。“当你想到地球上的古代湖泊和古代三角洲时,那些环境就充满了生命,”她说。“它们非常宜居。”
火星车可以在现场进行多项实验,但它也会在穿越陨石坑的过程中收集岩石样本,并将它们存放在缓存中,以便在几年后由另一辆(尚未建造)的火星车收集。NASA和欧洲航天局(ESA)正在设计后续的两项任务来回收这些样本,这将是火星有史以来第一次样本回收。然后,科学家们就可以利用一套装备齐全的地面实验室来研究这些样本。
抛开科学不谈,这项任务也是一项令人难以置信的工程展示。“好奇号”直升机将搭载“毅力号”着陆器一同前往红色星球。“这比你想象的要困难得多,”Farley说。它可能是一件极其精密的工程杰作,但它仍然能唤起一些怀旧的情感。“很多人会立刻想到他们儿子无人机。”
对于制造“好奇号”的工程师来说,这将是一个莱特兄弟式的时刻:如果“好奇号”能在稀薄的火星空气中飞行,它将成为人类在另一个行星上飞行的第一架飞行器。Farley补充说,希望“好奇号”能够提供鸟瞰视角,从而实现对“对我们来说太危险或太遥远而无法轻易独立探索”的其他世界的更好探索。
风险很多。火星尤其擅长摧毁我们的机器人探测器:到目前为止,人类在火星或登陆这颗生锈的红色星球上的几十次尝试中,只有大约一半成功了。“毅力号”将使用与“好奇号”登陆火星土壤时相同的系统的略微修改版,但这并不能保证。“工程师们仍然告诉我,这是他们最担心的时候:不要假设因为一次成功了,它就会永远成功,”Farley说。“这是一个很好的教训,要有所敬畏。”
与今年安排的其他两次火星任务不同,阿拉伯联合酋长国的“希望号”探测器不会登陆红色星球,而是会绕火星飞行一个完整的火星年——687天。该任务的科学负责人、阿联酋高级科学部长Sarah Al Amiri告诉《自然》:“我们将能够覆盖火星的全部区域,在一天中的所有时间,并贯穿整个火星年。”
“希望号”预计于2021年进入火星大气层,这与阿联酋庆祝其成立50周年是同一年。此次发射发生在“希望号”轨道探测器宣布以及阿联酋太空计划本身成立仅仅六年之后。
“希望号”将携带三个相机,用于在可见光、红外线和紫外线波段研究火星大气层。从其高轨道,“希望号”将为科学家们提供前所未有的全天候火星天气全球视图。在其为期两年的任务中,它将调查火星表面附近的沙尘暴和其他天气现象如何加速或减缓行星大气层向太空的流失。
中国也准备首次涉足火星探测,尽管该国对其努力一直守口如瓶。这项名为“天问一号”或“探求天道真理”的任务非常宏伟,包括轨道器、着陆器和火星车一体化设计,并配备了13台科学仪器,用于从轨道和表面探测红色星球。当抵达时,“天问一号”将考察火星上的水冰分布情况,以及行星的物理演化和其随时间的宜居性。
第四个任务,欧洲的“罗莎琳德·富兰克林号”火星车,原本将加入这支火星舰队。但由于新冠疫情等原因,它被推迟到了2022年。
NASA的Stack Morgan说:“想到我们现在将在太空中和火星上有伙伴,真是太令人兴奋了。我的同事和我为这些其他努力欢呼,并真心希望它们能带来伟大的科学成果。希望我们很快就能一起探索火星了。”