美國“勇氣”號火星探測器成功登陸。許多讀者都通過央視直播看到了令人難忘的鏡頭。但看后人們?nèi)匀挥性S多問題存疑在心中,北京晨報的記者帶著這些疑問采訪了我國的幾位著名專家,請他們揭秘“勇氣”號登陸歷程。
■登陸為何選擇古謝夫大坑
科學(xué)家之所以注重著陸地點的選擇,在于火星的山脈與坑洼可能葬送探測器,導(dǎo)致火星探測器不能自由行動。十多天來,“獵兔犬2號”杳無音信,科學(xué)家猜測它可能正是掉進(jìn)了火星表面的一個坑道中。“勇氣”號選中的古謝夫大坑據(jù)信是已經(jīng)干枯的湖泊沉積地帶,平坦表面的選擇,將減少火星探測器在撞擊下?lián)p害的可能性,也有利于探測器不至于“人仰馬翻”。
■“勇氣”號1億公里外如何遙控
許多人在感慨“勇氣”號漂亮著陸以及著陸地點選擇準(zhǔn)確的同時都會有這樣的疑惑:科學(xué)家們究竟是如何讓距離地球1億多公里外的火星探測器按照指令工作呢?
這得感謝美國宇航局的“深空網(wǎng)絡(luò)”。“深空網(wǎng)絡(luò)”由分布在全世界三個地方的太空天線組成,每座太空天線仰角120度,三座天線正好覆蓋全球范圍。這三座太空天線分別坐落在美國加利福尼亞州莫哈韋沙漠的戈爾德斯通、西班牙的馬德里和澳大利亞的堪培拉。
每個火星探測器都攜有多種多用途天線,不同頻段的天線使得火星探測器能隨時跟太空中和地球上以不同速度運(yùn)行的人造飛行器或者地面站保持不間斷的聯(lián)絡(luò);鹦翘綔y器可以選擇使用4種天線,這使得地球上的科學(xué)家們可以以多種方式向火星探測器發(fā)出指令,并且接受探測器發(fā)回的信號。
包括“勇氣”號在內(nèi)的火星探測器不但能直接向“深空網(wǎng)絡(luò)”的地面站直接發(fā)信號,還能將有關(guān)信息上傳到環(huán)火星運(yùn)行的宇宙飛船,比如說“2001火星奧德賽”號,再由它們把有關(guān)信息傳回給地球。
■“勇氣”號為何還需睡覺
當(dāng)“勇氣”號在火星上成功著陸后不久,來自美國太空署的情況介紹說,“勇氣”號上的探測機(jī)器人現(xiàn)在正在睡覺,它醒來以后還要繼續(xù)工作。難道機(jī)器人和人一樣需要“睡覺”嗎?
面對這樣一個有趣的問題,我國著名空間科學(xué)專家、中國科學(xué)院空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心研究員劉振興院士解釋說:“‘勇氣’號上的探測機(jī)器人構(gòu)造極其復(fù)雜,估計‘睡覺’的原因主要是為節(jié)約用電,因為:第一,機(jī)器人的能量供給靠自帶電池和太陽能帆板獲取的太陽能來實現(xiàn),‘勇氣’號需要在火星上大約工作3個月,這期間的電能供應(yīng)不能中斷,因此節(jié)能是必須考慮的,‘睡覺’有可能是為節(jié)約自帶電池而采取的一種辦法。第二,火星上夜晚溫度很低,為了維護(hù)好儀器設(shè)備,機(jī)器人系統(tǒng)需要拿出一部分電能用于設(shè)備的加溫,‘睡覺’有可能就是以關(guān)機(jī)的方式盡可能節(jié)約用電,以備夜晚或特殊情況下的電能供應(yīng)!
■保護(hù)氣囊為何“葡萄”狀
探測器以27倍于音速的速度進(jìn)入了火星的大氣層,飛船降速打開降落傘,減速火箭啟動,隨后,著陸器包裹著一層“葡萄”狀的氣囊,開始在火星的表面彈跳,至此著陸成功。為什么要把保護(hù)氣囊做成幾個球的聯(lián)合體呢?
國家計算流體力學(xué)實驗室主任李椿萱院士介紹說:“首先,這樣的設(shè)計將里面的探測器全方位包裹起來,無論以何種角度落地都有保護(hù),起到了很好的緩沖作用。其次,多球體設(shè)計的好處還在于,著陸器在火星表面滾了幾滾以后,就像不倒翁一樣,可以靈活調(diào)整重心,最大限度地確保探測器的頭朝上輪子朝下姿勢,為隨后的順利打開創(chuàng)造機(jī)會!
■“勇氣”號為何有去無回
截止到目前,還沒有一部發(fā)送到火星上的探測器返回地球,更談不上載人去火星的問題。我國著名空間科學(xué)專家劉振興院士指出,和發(fā)送相比,返回技術(shù)要復(fù)雜得多。劉院士說:“從火星上回來的目的有兩個:第一,把真實的火星標(biāo)本帶回來;第二,飛行器如果能回來,為載人去火星打下可供參考的基礎(chǔ)。但是,目前要實現(xiàn)有去有回還需要時間,火星來回一趟要兩年多,這期間宇航員的生活如何解決,估計美國要在2020年后可能考慮載人!
■“勇氣”號升空前為何要消毒
保護(hù)宇宙間星球的環(huán)境是地球人的職責(zé),航天探測器在進(jìn)入太空時需要“消毒”?臻g科學(xué)專家指出,做到絕對的殺菌是不太可能的事情,在進(jìn)入火星大氣層的時候,大氣層一千多攝氏度的溫度可以對進(jìn)入的飛行器進(jìn)行消毒,因此關(guān)鍵在于燃料、飛行器內(nèi)部器件的消毒。專家擔(dān)心地指出,如果火星上的微生物環(huán)境被地球上的某些物質(zhì)污染,比如地球上的微生物在宇宙中接受了輻射產(chǎn)生變異,那么最終受害的很有可能還是人類自己。
■為何要找“火星液態(tài)水”
據(jù)悉,火星上有一條幾千公里深、幾千公里長的峽谷,一座高出珠穆朗瑪峰三倍的火山,水在兩極表面凍結(jié)成冰。還有證據(jù)表明,火星地表之下存在著更多的冰,但迄今為止沒有在火星表面發(fā)現(xiàn)一滴液態(tài)水!坝職狻碧柎诵械闹饕康氖菍鹦撬纬傻脑蜻M(jìn)行研究,以期證明科學(xué)家關(guān)于火星上有水以及生命的設(shè)想。找到水對我們究竟有什么意義?中國科技館館長王渝生老師介紹說,在火星兩極表面發(fā)現(xiàn)了結(jié)成冰的水,這和在地球兩極發(fā)現(xiàn)的固態(tài)水的結(jié)果是一樣的,說明研究火星對人類發(fā)現(xiàn)生命的起源具有重要意義。同時,如果能在火星地層下面發(fā)現(xiàn)水,對研究人類的進(jìn)化也有啟發(fā)和幫助。本版據(jù)多家媒體編輯
1月4日,一名女子在華盛頓美國國家航空航天博物館內(nèi)觀看與“勇氣”號等比例的火星探測器模型。新華社發(fā)