美國成功發射「毅力號」火星車,探尋火星生命痕迹,實驗產生氧氣

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隨著NASA有史以來最先進的火星探測器的成功發射,全球火星任務在這個夏天划上了完美的句號。

繼我國成功發射「天問一號」火星探測器和阿拉伯聯合大公國的「希望」號火星探測器任務之後,美國國家航空航天局(NASA)又成功發射了「火星2020毅力號」(Mars 2020 Perseverance mission)火星探測器,加入了向火星的3.09億英里(4.97億公里)進發的星際旅行之路。

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「毅力號」火星車

當地時間周四早上(7月30日),美國宇航局的「毅力號」火星車和「機靈號」這架別出心裁的無人直升機,安全地登上了的聯合發射聯盟(ULA)阿特拉斯V 541火箭(Atlas V 541)的頂部,以一種壯觀的方式離開了地球。當然,離開這個星球僅僅是漫長旅程開始。

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▲7月30日星期四上午,美國聯合發射聯盟Atlas V 541火箭搭載的雙室RD-180發動機和四個固體火箭發動機,從卡納維拉爾角空軍基地的SLC-41火箭發射台發射升空,推動美國宇航局「毅力號」火星任務進入太空。

為什麼還要去火星?

NASA的」火星2020毅力號」任務可能是美國宇航局最雄心勃勃的火星任務之一。該項目在2012年正式宣布,當時未命名的2020年火星探測器將以從未嘗試過的方式研究這顆「紅色星球」。它將收集樣本以最終返回地球,以尋找發現火星古代微生物生命的證據。

美國宇航局2012年的「好奇號」(Curiosity)任務發現,火星富含曾經可能支持微生物生命的物質。現在,八年過去了,「毅力號」計劃將尋找並收集證據來支持這一說法。

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如圖所示,NASA的「毅力號」火星車將在火星表面以密封管儲存岩石和土壤樣本,以供未來的任務取回

完成如此重要的天體生物學任務,需要美國宇航局開發出有史以來送往火星的最先進的科學儀器。正如美國宇航局所描述的,「毅力號」裝備了七種不同的「最先進的工具,用於獲取有關火星地質、大氣、環境條件和潛在生命跡象(生物特徵)的信息。「毅力號」將是第一個收集並保存火星表面樣本的探測器,並且將在美國宇航局和歐洲航天局以後的聯合任務中收集並最終返回地球。

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這張圖表展示了NASA火星2020「毅力號」任務的科學儀器 來源:NASA

它也是首個攜帶大量高清攝像頭、具有先進成像能力的火星探測器。「毅力號」還將攜帶高清麥克風,這將首次捕捉到火星的聲音。這將包括從「毅力號」的角度傾聽的下降和著陸的聲音,以及駕駛火星地形的聲音。

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聯合發射聯盟阿Atlas V 541在發射美國宇航局「毅力號」火星任務的途中,沿著最初的軌道飛向火星

「毅力號」還帶了兩個先驅性的實驗任務。火星車上上有一個名為MOXIE的火星氧ISRU實驗,旨在測試將火星大氣中的二氧化碳轉化為氧氣的可能性,這是一個重要的前驅實驗,為將來有一天人類被送往火星奠定基礎。

火星車上還載有史上第一架旋翼無人直升飛機,即「機靈號」,它被設計成可以在另一個星球上飛行。獨創性將測試旋翼飛行器在其他大氣和引力構成與地球不同的行星上的有效性,也許有一天可以作為行星觀測飛行器或傳送裝置。

從某種程度上說,離開地球是比較容易的

」火星2020」任務面臨的一個主要挑戰是在大流行期間完成最後的整合,這需要NASA和噴氣推進實驗室(JPL)的大部分人員在家工作。

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「毅力號」火星車和「機靈號」直升機


NASA LSP的高級發射主管奧馬爾·貝茲(Omar Baez)說:「我從來沒有想過發射主管會在家工作,過去五個月我一直在家工作。」

他進一步補充說:「很高興看到我們整個團隊,從JPL的合作夥伴、ULA的合作夥伴到總部的人們。我們所有人都必須適應這種環境,以電子方式工作。」儘管具有挑戰性,但「火星2020」任務仍堅持不懈地克服障礙並實現了預定的發射日期,一如火星車的名字「毅力號」。

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6月30日,星期四上午,聯合發射聯盟阿特拉斯V 541火箭在卡納維拉爾角空軍基地從SLC-41進入太空

」火星2020任務」最初的目標是在7月18日發射,也就是一個月的星際發射窗口剛剛開始的時候。這次任務在整合階段確實遇到了一些小挫折,ULA不得不花了幾天時間來解決垂直整合設施的吊車的問題,將發射日期推遲到7月22日。隨後,正如NASA在一份聲明中所解釋的那樣,發射日期再次被推遲,這次是在7月30日之前的8天,「原因是運載火箭的處理工作推遲了為航天器配合操作做準備的時間。」

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ULA提供的一幅插圖描述了阿特拉斯V 541火星任務飛行剖面的主要里程碑

ULA 阿特拉斯V的541結構由一個共同核心助推器和四個固體火箭發動機組成,這些發動機與寶貴的有效載荷全部堆放在一起,高197英尺(60米)。阿特拉斯V 541提供了200萬磅的推力,將宇宙飛船從佛羅里達向東發射,飛越大西洋。在大約90秒的飛行後,固體火箭發動機完成使命,與助推器分離,然後迅速進行階段分離。「半人馬座」型第二級火箭是任務剩下的主要動力,任務是將火星2020的有效載荷運送到地球的停車軌道。

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7月30日星期四上午,ULA阿特拉斯V 541號火箭從卡納維拉爾角空軍基地的SLC-41發射升空

經過大約30分鐘的海岸階段後,上一級半人馬進行了另外8分鐘的標稱點火,將有效載荷送到日心或太陽軌道,而不是地球鎖定軌道,用於跨火星噴射機動,使其能在2021年2月與火星對接。

在飛船分離並成功推進了「毅力號」的火星任務後,「半人馬座」的上層進行了所謂的行星保護吹落操作。20分鐘後,「毅力號」號宇宙飛船啟動了它的發射器與地球進行通信,NASA的國際大型無線電天線陣列深空網收到了良好的信號。

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「機靈號」直升機

「毅力號」火星車和獨創性的「機靈號」直升機將繼續前往火星的旅程,並在2021年2月18日嘗試進入、降落和著陸。