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　　美國東部時(shí)間18日下午(北京時(shí)間19日凌晨)，美國“毅力”號火星車(chē)成功登陸火星，成為美國國家航空航天局(NASA，以下簡(jiǎn)稱(chēng)美國航天局)第5個(gè)成功登陸的火星車(chē)。“毅力”號將在火星采集樣本并試圖尋找生命存在的證據。

　　這是2月18日“毅力”號火星車(chē)著(zhù)陸后拍攝的火星照片。新華社發(fā)(美國航天局供圖)

　　探索火星任務(wù)剛剛開(kāi)始

　　據美國航天局介紹，“毅力”號于美國東部時(shí)間18日15時(shí)48分許(北京時(shí)間19日4時(shí)48分許)進(jìn)入火星大氣層，在7分鐘內完成進(jìn)入、下降和著(zhù)陸，于15時(shí)55分許在火星赤道以北的耶澤羅隕石坑著(zhù)陸。

　　美國航天局表示，“毅力”號成功完成火星著(zhù)陸，但其探索火星的任務(wù)才剛剛開(kāi)始。未來(lái)數周“毅力”號將進(jìn)行一系列測試，隨后開(kāi)始對耶澤羅隕石坑長(cháng)達兩年的探測任務(wù)。

　　“毅力”號于去年7月30日從美國佛羅里達州卡納維拉爾角空軍基地升空，在歷經(jīng)203天飛行后抵達火星。“毅力”號是美國航天局造訪(fǎng)火星表面的第九個(gè)探測器，其任務(wù)包括尋找火星遠古時(shí)期可能存在過(guò)的生命跡象，探索火星的地質(zhì)和氣候特征，為未來(lái)人類(lèi)探索和登陸火星探路等。

　　據美國航天局介紹，“毅力”號將是首個(gè)從火星采樣以供送回地球的探測器，它從火星上采集的巖石和土壤樣本未來(lái)將在其他火星探測任務(wù)中被帶回地球。

　　首架火星直升機“機智”號隨“毅力”號一同在火星著(zhù)陸。“機智”號成為首架在其他行星飛行的直升機，任務(wù)團隊將通過(guò)它驗證在火星大氣層飛行所需要的技術(shù)，為研發(fā)未來(lái)機器人或人類(lèi)探索火星時(shí)攜帶的先進(jìn)飛行器打下基礎。

　　這是2月18日“毅力”號火星車(chē)拍攝的火星照片。新華社發(fā)(美國航天局供圖)

　　將探索火星生命跡象

　　美國航天局副局長(cháng)托馬斯·楚比興表示，“毅力”號是美國航天局迄今為止最宏大的火星車(chē)探測任務(wù)，主要任務(wù)是尋找火星上是否存在過(guò)生命跡象。為找到答案，任務(wù)團隊為“毅力”號在耶澤羅隕石坑著(zhù)陸做了最充分準備，這個(gè)區域也是有史以來(lái)探測器登陸火星最艱難的區域。

　　具體來(lái)說(shuō)，“毅力”號計劃實(shí)施為期一個(gè)火星年(687個(gè)地球日)的探測。具體任務(wù)包括4個(gè)目標。

　　目標一：尋找可居住性，發(fā)現在火星遠古時(shí)期可能支持微生物生存的環(huán)境中形成的巖石，或被微生物改變的巖石，確定火星過(guò)去確實(shí)存在著(zhù)能夠支持微生物生存的環(huán)境。

　　目標二：尋找生物特征，在那些適宜居住的環(huán)境中尋找可能存在的遠古微生物跡象，特別是在那些能長(cháng)期保存生命跡象的特殊巖石中。

　　目標三：暫存樣本，從大約30個(gè)有希望找到生物痕跡的巖石和表土目標上鉆取樣本，并將其存儲在火星表面的具體位置。

　　目標四：為載人登陸做準備，測試從火星二氧化碳大氣中產(chǎn)生氧氣的能力。火星大氣非常稀薄，而且二氧化碳含量高達96%。人類(lèi)肯定不能直接呼吸火星大氣，但二氧化碳的存在，讓人們看到了制取氧氣的希望。假如能夠用火星大氣制氧，未來(lái)的火星基地就可以自己解決呼吸問(wèn)題，還可以支持更大規模的火星科考與資源開(kāi)發(fā)。

　　在火星表面作業(yè)中，“毅力”號的主要工作是在石頭上打洞。具體分為以下幾個(gè)步驟：

　　第一步：找到有價(jià)值的巖石。科研人員特別希望能找到在水中形成或被水改變的巖石。水是生命的關(guān)鍵，如果這些巖石含有有機分子，那就更有趣了。

　　第二步：采集巖樣。一旦科研人員確定了一個(gè)感興趣的巖石目標，“毅力”號就會(huì )動(dòng)用鉆機，鉆出一個(gè)核心樣本。鉆機的原理和我們在地球上給空調打孔的水鉆一樣，但考慮到“毅力”號的承載能力和發(fā)電功率都很有限，而且也不可能加水冷卻及潤滑，它的鉆取深度只有2英寸(大約5厘米)。

　　第三步：密封巖石樣本。巖芯樣品鉆取下來(lái)后，就要放進(jìn)預先清洗過(guò)的樣品管里，蓋上蓋子。按照地球上巖石的密度計算，每個(gè)樣品重約半盎司(15克)。

　　第四步：攜帶樣品。存好樣品后，“毅力”號會(huì )把管子插進(jìn)自身攜帶的一個(gè)儲存架上，然后帶著(zhù)它繼續行進(jìn)，直到任務(wù)小組在火星表面選好一個(gè)臨時(shí)存儲位置為止。因為這些樣品來(lái)之不易，所以任務(wù)小組把這些臨時(shí)位置稱(chēng)為“戰略位置”。

　　最后一步：保存樣本。將火星樣本放在火星表面的一個(gè)位置，等待2022年美國航天局發(fā)射另一個(gè)探測器到火星。這個(gè)探測器具備從火星表面起飛的能力，它會(huì )找到“毅力”號存放樣品的地方，把它取走帶回地球。

　　　　這張示意圖顯示美國“毅力”號火星車(chē)在火星著(zhù)陸的過(guò)程。新華社發(fā)(美國航天局供圖)

　　迄今為止最復雜的火星車(chē)

　　作為美國航天局耗資27億美元的“火星2020”任務(wù)的絕對主角——“毅力”號火星車(chē)的著(zhù)陸方式和好奇號火星車(chē)在2012年8月著(zhù)陸火星的方式一樣，包括降落傘、下降飛行器和一種被稱(chēng)為“天空起重機”的方法：在著(zhù)陸前的最后幾秒鐘，用一個(gè)火箭反推懸浮的天車(chē)，把火星車(chē)吊掛著(zhù)放在地面上。

　　當然，“毅力”號也不是完全沿用“好奇”號的著(zhù)陸技術(shù)，而是采用了一些新技術(shù)。比如“距離觸發(fā)”技術(shù)，可以把橢圓形預定著(zhù)陸區的尺寸減小50%以上。其關(guān)鍵是選擇合適的時(shí)機來(lái)釋放下降飛行器的降落傘。早期的任務(wù)中，探測器會(huì )在火星大氣中摩擦減速，達到預期速度后盡早開(kāi)傘。“毅力”號則不然，它會(huì )根據探測器相對于預定著(zhù)陸位置的距離開(kāi)傘。如果探測器有可能錯過(guò)目標區，就要提前開(kāi)傘;如果可能無(wú)法抵達目標區，就要錯后開(kāi)傘。

　　地形相對導航技術(shù)和我國嫦娥四號探測器所采用的降落導航技術(shù)有相似的地方。“毅力”號特別適合地形復雜、有陡坡和大塊巖石、比較危險的地方。它的工作原理很容易解釋?zhuān)菏紫仁抢@著(zhù)火星飛行的探測器拍攝和繪制了著(zhù)陸地點(diǎn)的地圖，把可能的風(fēng)險都標注出來(lái)。這張地圖會(huì )存儲在“毅力”號的電腦里。開(kāi)傘后，“毅力”號會(huì )打開(kāi)相機拍攝火星地面情況，把實(shí)際看到的地表與存儲的地圖進(jìn)行對比。如果“毅力”號發(fā)現自己正向著(zhù)危險地表接近(判斷范圍大約是300米邊長(cháng)的區域)，可以改變方向，選擇一個(gè)更加安全的區域降落。

　　鉆探工作的主角是“毅力”號的機械臂。這條2.1米長(cháng)的機械手臂可以像人的手臂一樣運動(dòng)。它有肩膀、肘部和手腕關(guān)節，保證了最大限度的靈活性。這只手臂可以讓火星車(chē)像人類(lèi)地質(zhì)學(xué)家一樣工作，用“手”或轉塔握住和使用科學(xué)工具。火星車(chē)的“手動(dòng)工具”可以從巖石中提取巖芯，拍攝顯微圖像，分析火星巖石和土壤的元素組成和礦物組成。這條機械臂有5個(gè)自由度，是通過(guò)名為“旋轉執行器”的微型馬達實(shí)現的，這5個(gè)自由度是肩關(guān)節、臂關(guān)節、肘關(guān)節、腕關(guān)節和轉塔關(guān)節。手臂末端轉塔就像一只手，可以握持相機、礦物和化學(xué)分析儀，用來(lái)研究火星過(guò)去的可居住性，并選擇最具科學(xué)價(jià)值的樣本進(jìn)行儲存。

　　除“毅力”號本身外，它還攜帶了1架名為“機智”號的小型直升機，能夠對火星車(chē)著(zhù)陸區域附近進(jìn)行空中偵察。一旦成功，“機智”號將成為人類(lèi)首架在其他行星上飛行的可控飛行器。“機智”號的命名來(lái)自美國亞拉巴馬州高中生瓦尼莎·魯帕尼，最終被美國航天局選中。據悉，只有1.8公斤重的“機智”號，并未配備科學(xué)儀器。它由兩個(gè)反向旋轉的螺旋槳提供升力，旋轉角速度為2400轉/分鐘，水平移動(dòng)速度10米/秒，爬升速度3米/秒。“機智”號將在一個(gè)月的試驗行動(dòng)中開(kāi)展一系列短時(shí)飛行任務(wù)。美國航天局表示，若獲成功，“機智”號有望為未來(lái)利用旋翼飛機對火星開(kāi)展廣泛的空中探測鋪平道路。