探索火星二十年“好奇”这次有突破

美国航天局公布的“好奇”号火星车探测工作假想图 新华社发

美国佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地，“好奇”号在此发射升空 新华社发

“好奇”号火星车 新华社发

羊城晚报记者 刘玮宁 实习生 张闻逸

8月6日中午1时31分，美国国家航空航天局迄今最昂贵的火星探测项目———好奇号火星车（Curiosity）登上火星。据了解，好奇号火星车预计将在火星上至少运行一个火星年（约两个地球年），“好奇号”此行的主要任务是探索火星是否有生命存在的迹象。对此，羊城晚报记者专访南京大学天文与空间学院谢懿博士，就火星探测话题作出深度解读。

史上最先进的火星探测器

“我们将世界上最先进的科学实验室送往了火星，这让我们非常兴奋。”美国宇航局局长查尔斯·博尔登（Charles Bolden）说。据了解，8月6日中午1时31分登上火星的“好奇号”火星车长3米，宽2.8米，高2.1米，机械臂长2.1米，轮子直径0.5米，重约900公斤。它以核燃料钚为动力，比2004年登陆火星的机遇号探测器重三倍，体积大两倍。“好奇号”携带10台设备，是“机遇”号和“勇气”号所携设备数量的两倍，质量的十余倍。此外，“好奇号”上面还搭载了一批先进的探测仪器，包括17台先进照相机、一个机械臂、一个钻孔机、一台激光装置，其内部还配备化学实验室，用于样本分析。因此，“好奇号”也被称为有史以来最庞大、最复杂、最昂贵、也最先进的火星探测器。

为“好奇号”提供动力的，是一台多任务放射性同位素热电发生器。这台设备直径约64厘米，长66厘米，重45公斤，它可以将热能转化为电能。这一电池设备至少可以保证14年的供能。据了解，同位素热电发生器常用于美国宇航局大量的太阳系探测活动，如阿波罗月球项目、先驱者和旅行者号飞船项目、伽利略号木星探测项目等。产生电能后，电力将储存在两块锂离子电池里，每块电池的容量是42安培小时，按照设计这些电池将在每一火星日完成一次充电———放电循环。“好奇号”的首要任务是研究过去或者现在的火星环境是否能够支持生命存在，因此，意义重大。

另外，“好奇号”将借助相关设备获取岩石、土壤和大气样本并利用车载分析仪器对其进行分析。同时，它还将对周边环境进行观察，研究火星的过去和现在是否拥有适于生命生存的环境等。

7分钟恐怖着陆在盖尔环形山

好奇号的着陆地点是火星赤道以南盖尔陨石坑内，为了将“好奇号”的着陆点控制在一个更小的区域内，“好奇号”采用了类似“由起重机吊着着陆”的新颖模式。当“好奇号”经过长途跋涉，到达火星上空131千米的时候，它就进入了所谓“进入、下降和着陆”的阶段。这个阶段大约持续7分钟，在这7分钟内，它必须准确无误地执行数百道程序，50万行的程序代码，只要其中有一条出现差错，“好奇”号就会一头撞在火星上粉身碎骨。火星科学实验室项目经理皮特·泰辛格（Peter Theisinger）在发射前的发布会上说：“任何进入、下降和着陆火星的过程都是一个让你忍不住咬指甲的阶段。那不是一个没有风险的环境。”

火星探测是否比月球探测更加难？对此，谢懿表示：每个被探测的天体都有其自身独有的特殊性，这也就决定了对其进行探测时会遇到的困难往往也是其独有的。他举例道：火星上有稀薄的大气，月球上没有大气。因此软着陆火星和软着陆月球就需要区别对待。从地面中心对任务的控制来说，火星任务会更“麻烦”一些。“以火星车和月球车为例，由于火星和地球之间的双向通讯有40分钟左右的延迟（无线电信号的传播需要时间），因此火星车的操控人员会在一条指令中上传未来3天的操作命令，然后火星车开始相对独立的工作。但是月球和地球的往返通讯只需要耗时3秒钟，这意味着你甚至可以坐在电脑前用操控手柄‘实时’地来遥控月球车。”

而谈及着陆点的选取，谢懿解释道：“之所以选择盖尔环形山是综合了其探测上的科学价值以及软着陆的工程限制。”据了解，盖尔环形山直径155千米，其中包含了一个5000米高的沉积堆。沉积堆中不同的矿物层至少记录下了火星上三种不同环境的来去演变。谢懿说：“它（沉积堆）的最上层保留下了在过去的几十亿年里火星最近一次转入干燥气候的信息。”然而，“早先盖尔环形山并不被看好，”谢懿说，“因为当时火星车的着陆精度为100千米，这意味着火星车有可能会直接撞到环形山的山壁上。”不过，采用新着陆策略和技术的“好奇”号着陆误差缩小到21千米长、 14千米宽，这样一来，就为它在盖尔环形山山壁和沉积堆之间的环形山底着陆提供了充足的空间。

近地小行星是人类下一目标

“其实，苏联和美国对火星探测的尝试早在20世纪60年代初就开始了。”谢懿告诉记者，不过，人类对火星的探索经历了一个“空白期”。从“阿波罗”计划结束的70年代中到90年代中这20年左右的时间里，人类中断了火星探索。然而，自上世纪90年代开始，美国宇航局又开始了对太阳系天体的大规模无人探测。谢懿表示：火星因其距离地球较近，同时又和地球极为相似，具有承载生命的潜在可能性，因而备受关注。“火星绝非是唯一受到关注且被探测器造访过的太阳系天体，不过的确让它占了不少‘便宜’。”

“有大量的证据表明，火星上曾经有水，大量的水！”谢懿说，不过，“有同样多的证据表明，今天的火星是干涸的！但在某些局部地区还能看到季节性流淌的盐水。”谢懿告诉记者，对于人类而言，“我们特别想知道是什么导致了这一翻天覆地乃至（对于火星上曾经可能存在的生命来说）毁灭性的变化？另外，如果火星早期有水的话，是不是可能也会有生命的起源？”

火星探索之后，人类的下一个目标是哪颗星球？“从太阳系无人探测的角度来说，人类的触角已经遍及所有的行星，也拜访过了一些小行星和彗星，如即将造访的柯伊伯带天体。”谢懿说，人类未来的探测不会局限于某一个或者某一类的天体。但从各国空间探测的角度来看，考虑自身的探测能力和在科学研究上的价值，肯定会有所侧重。“从载人探测方面来说，近地小行星也许会是下一个目标，但有报告称载人登小行星的难度其实大大超过了最初的想象。”

链接

海盗号探测器(1975年)

1975年8月20日和9月9日,美国发射了两个海盗号探测器，用于探索火星上有无生物。

火星探路者(1996年)

美国宇航局行星探测“发现计划”首个探测器，携带的索杰纳号是人类送往火星的第一部火星车。

火星环球勘测者(1996年)

1999年到2001年，火星环球勘测者执行火星全球制图任务。后由于状态良好，先后经过3次延长任务期。

火星奥德赛(2001年)

奥德赛的探测结果帮助圈定了火星车的着陆区，包括勇气号、机遇号、凤凰号及好奇号。

勇气号和机遇号(2003年)

孪生火星车，任务是实地考察找出火星环境历史线索。

火星快车(2003年)

欧空局发射的一颗火星轨道器，美宇航局提供了其搭载的七台设备中的两台。

火星勘测轨道器(2005年)

这艘多功能飞船的主要任务是用前所未有的高分辨率对火星的地表、近地表以及大气层展开全面观测。

凤凰号火星着陆器(2007年)

确认并考察了此前奥德赛探测器探测到的浅地表水冰，确认这里存在碳酸钙，会发生偶发性融水。