什么是火星探测车?
火星探测车是专为在火星表面行驶、探索这颗红色星球而设计的机器人车辆。由于人类目前还无法前往火星,这些探测车充当我们在另一个世界的眼睛、双手和科学实验室。它们配备了摄像机、钻头和特殊仪器,帮助科学家研究岩石、土壤和火星大气。探测车由太阳能电池板或核电池供电,为它们提供数月乃至数年持续工作所需的能量。NASA已向火星发送了多辆探测车,每辆都让我们对这颗邻近星球有了新的认识。
将探测车送上火星是一项需要精心规划、历时约七个月太空旅行的巨大挑战。探测车被折叠安装在航天器内,由强大的火箭从地球发射。当航天器接近火星时,它以约每小时20,000千米(每小时12,000英里)的速度进入稀薄的火星大气层。隔热罩、降落伞和反推火箭协同工作,使航天器减速以安全着陆。NASA的工程师们将着陆最后几分钟称为"七分钟恐惧",因为太多事情必须完美配合,而航天器距离太远,无法从地球进行实时控制。
旅居者号是第一辆成功在火星上行驶的探测车,于1997年7月4日作为火星探路者任务的一部分着陆。它很小——大约微波炉的大小——重量仅为11.5千克(25磅)。在83天的运行期间,旅居者号行驶了约100米(330英尺),研究了火星岩石和土壤的化学成分。这辆小探测车证明了在另一个星球上驾驶遥控车辆是可行的。旅居者号的成功为后来所有更大、更先进的探测车铺平了道路。
NASA的双子探测车勇气号和机遇号于2004年1月分别在火星两侧着陆。每辆探测车大约是高尔夫球车的大小,设计寿命仅为90天,但两者都远远超出预期。勇气号探索了六年多,2010年陷入松软的土壤中;而机遇号则坚持了15年,直到2018年一场巨大的沙尘暴遮住了它的太阳能电池板。机遇号保持着在另一星球上行驶最长距离的纪录,共行驶超过45千米(28英里)。这对双胞胎探测车一起发现了有力证据,表明液态水曾经存在于火星表面。
好奇号是一辆汽车大小的探测车,于2012年8月6日着陆在火星盖尔陨石坑,至今仍在运行。与早期使用太阳能电池板的探测车不同,好奇号由钚基核发电机供电,即使在沙尘暴期间也能昼夜工作。探测车携带17台摄像机和一台可以在远距离蒸发岩石以分析其成分的激光器。好奇号最重大的发现之一是找到有机分子,以及盖尔陨石坑曾经是一座可能支持微生物生命的湖泊的证据。好奇号已经攀登了陨石坑内夏普山的山坡,研究揭示数十亿年火星历史的岩石层。
NASA最新、最先进的探测车毅力号于2021年2月18日着陆在耶泽罗陨石坑。它的主要任务是寻找古代微生物生命的迹象,并收集岩石样品,这些样品最终将由未来的任务带回地球。毅力号还携带了一架名为机智号的小型直升机,于2021年4月19日成为第一架在另一星球上实现动力飞行的飞行器。机智号最初只设计进行5次测试飞行,但最终完成了72次飞行,直到2024年1月任务结束。毅力号还携带了一个名为MOXIE的实验装置,成功从火星大气中的二氧化碳中生产出了氧气。
火星探测车通过作出仅凭轨道观测无法实现的发现,从根本上改变了我们对红色星球的认识。它们发现了只有在有水的情况下才能形成的矿物,证明火星曾经是一个更温暖、更潮湿的地方。好奇号在火星大气中探测到甲烷气体,这很有意思,因为在地球上甲烷通常由活生物体产生。探测车还研究了火星天气模式,测量了辐射水平,并拍摄了包括古老河床和层状岩石构造在内的景观。这些发现帮助科学家判断火星是否曾经能够支持生命,以及人类有朝一日是否可能在那里生活。
毅力号正在收集的岩石样品是一个名为"火星样本返回"的宏伟计划的一部分,该计划旨在将火星碎片带回地球,在实验室中进行详细研究。中国的祝融号探测车于2021年着陆,也在探索火星不同区域,增加我们的知识。未来的探测车可能被设计成探索洞穴或挖掘深层地下,那里的生命迹象可能保存得更好。科学家们还在研究技术,使探测车能够与未来可能登上火星的宇航员通信。每一次探测车任务都使我们离回答那个最大的问题更近一步——火星上曾经有生命吗?