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歐俄聯手尋找火星生命 "微量氣體軌道器"將飛抵

2016年03月23日09:50 | 來源:北京日報
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相信很多人還記得歐洲人遺失在火星上的那隻“獵兔犬-2”,那是12年以前的事情了。現在,歐洲人要對火星說,我們又來了!這一次,他們搭乘的還是俄羅斯人的火箭,並把目標集中於尋找火星生命。為此他們做了多年的准備並經歷了種種波折。現在,他們已經出發在路上。未來前景怎樣,還需拭目以待。

北京時間3月14日17時31分,載有火星“微量氣體軌道器”-“夏帕雷利”著陸演示器組合體的質子-M/微風-M運載火箭,在哈薩克斯坦境內的拜科努爾發射場順利升空。預計在經過4.96億千米的漫長飛行后,“微量氣體軌道器”將於今年10月16日飛抵火星近旁。

這是歐洲“火星生物學”計劃的一部分。

歐洲和俄羅斯合作的這次火星探測,再次掀起火星熱。本來,美國也定於今年3月發射“洞察號”火星著陸器,但由於其上的法國測震儀突然壞了,所以被推遲到下一個火星探測器發射周期(每26個月1次)的2018年5月5日了。

■ “火星生物學”項目一波三折

早在2005年,歐洲就正式開展了“火星生物學”項目,但是進行得很不順利。它是歐洲航天局“曙光”計劃的第一項任務,目的是開展機器人火星車探測,進行太空生物學和地質學研究。最初定於2011年用俄羅斯“聯盟”火箭一次發射完成。后來由於多種原因,耗資16億美元的“火星生物學”准備改用美國“宇宙神”火箭分別在2016年和2018年分兩次發射。

2012年,因為資金吃緊,美國航空航天局又決定退出與歐洲合作探測火星,於是歐洲航天局再次與俄羅斯合作實施“火星生物學”項目。在這次合作中,俄羅斯不僅將在2016年和2018年用其質子-M/微風-M先后發射歐洲火星軌道器-著陸器和歐俄火星巡視器-著陸器,並在歐洲火星軌道器上裝有俄羅斯為“火衛一·土壤”研制的兩台儀器,目的是為俄羅斯重返火星探測奠定基礎。

“火星生物學-2016”任務仍是歐洲與俄羅斯合作發射火星軌道器和著陸器的組合體,即同時探測火星大氣中的甲烷含量和驗証火星著陸技術。如果任務執行順利,在2018年將執行“火星生物學-2018”任務,即發射1輛歐洲火星車和1個俄羅斯火星表面平台。

■ 軌道器聚神“嗅”火星大氣

執行“火星生物學-2016”任務的“微量氣體軌道器”-“夏帕雷利”組合體已於3月15日4時13分順利進入地火轉移軌道,它們將於今年10月16日一分為二。讓我們花開兩朵,各表一枝。

“微量氣體軌道器”將於今年10月19日進入周期4個火星日的火星軌道,它將在火星軌道工作5年,用於探測火星大氣狀況,尤其是火星大氣中的甲烷,並追蹤其來源,繪制出一份火星甲烷地圖,確定其是否由生物過程產生,並協助選擇2018年發射的火星車登陸地點。由於地球大氣中的甲烷大多由牛和白蟻的腸道細菌等微生物產生,所以如果能探測到火星上有甲烷,就有可能找到火星存在或者曾經存在過某種生命形式的証據。如果甲烷與其他復雜烴類氣體同時存在,比如丙烷或乙烷,這將是其與生物過程相關的一個強有力証據﹔如果找到甲烷的同時還發現二氧化硫(一種與地球上火山活動密切相關的化學產物),則能肯定甲烷來自地底,是在地質活動中逸出的。

與以往探測火星大氣中甲烷的設備相比,“微量氣體軌道器”的靈敏度要高3個數量級,其光譜儀可探測到火星大氣中萬億分之幾的甲烷,還能夠檢測出甲烷以外的關鍵化學物質和氣體,以確定火星甲烷是由生命體產生,還隻僅僅是地質過程的副產品。

■ 決心不做第二隻“獵兔犬”

2016年10月19日,“夏帕雷利”將在火星表面著陸。夏帕雷利是意大利天文學家的名字,最早的火星地圖部分由他繪制。

“夏帕雷利”又叫靜態氣象學著陸器,裝有進入、下降和著陸系統,總質量為600千克,在帶防熱罩時直徑為2.4米,分離防熱罩后直徑為1.65米。

“夏帕雷利”在距火星表面120千米進入火星大氣層(速度為21000千米/小時),通過防熱罩實現減速。當“夏帕雷利”距火星表面10千米時打開直徑12米的超音速降落傘減速。此后,分離防熱罩,並啟動多普勒測高儀和速度計進行著陸點的定位。當“夏帕雷利”距火星表面1.3千米時啟動3組火箭推進器進行反推制動﹔當它距火星表面2米(速度為2千米/小時)時關閉用於反推制動的火箭推進器,以免吹起大量火星揚塵對火星著陸器造成不良影響。著陸時,通過“夏帕雷利”上採用可壓扁結構的碳纖維外殼進行緩沖。其著陸地點為地勢平坦的子午線平原,它含一個古老的赤鐵礦和氧化鐵層,在地球上,氧化鐵一般在含液態水的環境下形成。

著陸后,它將利用所攜帶的“火星表面塵埃描述、風險評估和環境分析儀”首次在火星表面工作4個火星日,並向地球傳回數據,直到電池耗盡。其上的數個傳感器可分別測量火星表面的濕度、風速、壓力、大氣透明度、近地表大氣溫度和大氣電氣化。“夏帕雷利”有望成為首個在火星上成功著陸的歐洲著陸器。

歐洲第一輛火星車兩年后啟程

2018年5月,俄羅斯質子-M/微風-M火箭將發射歐洲首輛火星車和俄羅斯火星表面平台。前者能夠在火星表面自動導航行駛,一對立體相機可讓火星車建立火星表面的3D地形圖,其導航軟件可對地形進行評估,隨后火星車自動避障並以最佳路線行駛。它將通過巡視、鑽孔、採集樣品與分析來探測火星上的生命信息。

在通過俄羅斯提供的著陸系統在火星表面著陸后,歐洲火星車將從俄羅斯火星表面平台出發執行巡視探測任務,預計它將在執行任務期間行駛數千米。該火星車裝有6個輪子,每個車輪都能獨立驅動和轉向,每個火星日移動大約100米,可適應火星表面復雜的地形。

1996年和2011年,俄羅斯經歷的兩次火星探測失敗,對俄羅斯的空間探測是個巨大的打擊。所以,2018年發射的俄羅斯火星表面平台對俄羅斯重返火星具有重要意義。該火星表面平台質量為827.9千克,其中科學儀器的質量為45千克,設計壽命為1年。它用於分析著陸地點附近的火星表面環境等。

至今,蘇聯/俄羅斯共發射了19次火星探測器,但僅有5次獲得部分成功。

“獵兔犬-2”是怎樣失聯的?

2003年6月2日,歐洲“火星快車”探測器由俄羅斯聯盟-FG火箭發射升空。它由歐洲“火星快車”軌道器和英國獵兔犬-2著陸器組成,該組合體在接近火星時,即2003年12月19日分道揚鑣。其中歐洲“火星快車”軌道器於2003年12月25日,即聖誕節進入環火星軌道,然后開始探測工作,並超期服役至今,它已獲得了大量火星信息,成為歐洲的驕傲﹔而英國獵兔犬-2著陸器在與歐洲“火星快車”軌道器分離后就失去了聯系,直到2015年1月16日,英國航天局才發布聲明稱,通過美國“火星勘測軌道器”拍攝的高分辨率圖像,在火星表面發現了10余年前失蹤的英國獵兔犬-2火星著陸器。該探測器成功在火星表面著陸,但是處於半展開狀態,所以導致其無法與地球取得聯系。 

(責編:魏艷、趙竹青)

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