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人类10年后可登陆火星 问题是该在哪登陆

归档日期:12-03       文本归类:登陆场      文章编辑:爱尚语录

  《大西洋月刊》日前撰文指出,在未来3年时间内,美国宇航局(以下简称“NASA”)将再次向火星发送探测器,其主要任务是在火星表面上寻找古代的生命痕迹。与此同时,如果伊隆-马斯克(ElonMusk)的计划能够按部就班的实现,SpaceX也会向火星发送首艘商业太空船。然后在大约10年后,人类就有可能实现登陆火星的梦想,同时掀开人类历史的新篇章。

  不过许多人没有意识到的一个问题是,当我们在准备登陆环境苛刻火星的时候,人类究竟要选择从哪里登陆?

  我们相信科学家和工程师们或许需要花费数年时间,利用图片和其他数据源才能为火星飞船确定最佳的登陆点,而他们也完全有理由这么做。因为当你向数十亿公里外的行星发射非常昂贵的大块金属设备时,你只有一次机会确保它会安全着陆。而且到目前为止,全球只有美国一个国家成功向火星发送,并成功降落了探测器。由于风险太高,选择潜在的火星登陆场必须十分谨慎,即便是最微小的细节也需要反复推敲。

  同时,这也是位于加州美国宇航局下属喷气推进实验室(NASA’s Jet Propulsion Laboratory)科学家马特-戈隆贝克(MattGolombek)的观点。他一直称自己为“负责登陆场的那个家伙”(the landing site guy),并在过去20多年间始终帮助识别、评估以及选择火星登陆场。

  早在1997年,戈隆贝克就参加了Pathfinder火星探路者任务,并向火星成功发射了首个探测器“索杰纳号”(Sojourner)火星车。此外,戈隆贝克还帮助绘制了数十张火星地图,精确指出了诸如火星岩石、斜坡、矿物成分以及其他地址特质的所在区域。

  目前,戈隆贝克负责为NASA 2020年发射的探测器寻找登陆场的“Mars 2020”任务。NASA计划为这个探测器配备多种工具,其中包括在火星表面钻探、收集岩石、土壤样本的设备,并等待其他探测器未来将这些样本送回地球。同时,戈隆贝克还在帮助SpaceX工程师为“红龙号太空船”(RedDragon spacecraft)飞船选择登陆场,该飞船计划于2020年展开载人发射任务。

  “只有你最后选择的登陆场质量才能判断你的专业水平是否足够优秀。”戈隆贝克在一次采访时说道。

  随着成像技术的改进,NASA在发现和躲避岩石方面已经做得越来越好。举例来说,在戈隆贝克多年前为“索杰纳号”评估登陆场时,他曾利用维京任务探测器发回的数据进行判断。维京探测器是20世纪70年代中期首批到达火星轨道的轨道器和登陆器之一,但其能够看到的最小物体也有足球场大小,而2006年开始围绕火星运转的“火星勘测轨道飞行器”(MarsReconnaissance Orbiter)则可以发现直径1.5米的岩石阴影。

  应该说,人们对于火星进行的长达20年的研究和技术进步已经大大提高了登陆场的选择精度。同Pathfinder火星探路者任务相比,如今人类可以判断的登陆场精度已经缩小了整整500倍。

  戈隆贝克表示,无论是过去还是未来的太空任务登陆场的选择都有一个共同点,那就是它们需要是一个平滑、平整、平坦的地方,因为岩石地形可能损坏飞船,而斜坡则可能导致飞船侧翻。

  靠近赤道附近的地方属于优先登陆区,这主要是因为与火星其他地区相比,火星赤道地区的地表温度相对适中,而在昼夜温差极大的环境中保持硬件安全依旧是一个巨大挑战。而且,以太阳能为动力的飞船同样需要赤道地区强烈的日照来提供能量。所以,赤道地区或许是最适合人类的火星登陆点,尤其是对于那些计划返回地球的人类来说(火星在赤道地区自转最快,而这会促使火箭沿同一方向旋转时获得更快加速度,NASA之所以选择佛罗里达州的卡纳维拉尔角发射火箭也是出于相同考虑)。

  此外,位于低海拔的登陆场比较理想,因为低海拔地区的大气层在火星上相对较厚,飞船可以利用大气层减缓降落速度。戈隆贝克表示,这种合适的低海拔登陆场在火星上非常难找,单单这一因素就可以将80%以上的潜在登陆场排除出局。

  更何况,以上这些还仅仅是选择火星理想登陆场的基本要求,其他的要求则取决于每个任务的具体目标。比如,“火星极地着陆器”(The Mars Polar Lander)用于专门研究火星南极是否存在地下水,但它于1999年登陆火星宣告失败;“勇气号”和“机遇号”探测器主要负责探测火星地形和地质环境,因此它们选择在火星赤道附近着陆以尽大限度的吸收太阳能;凤凰号探测器在2008年发射后持续运行了数月时间,它的主要任务是寻找火星上的水源,因此它选择在火星北极着陆。

  “Mars 2020”探测器的任务之一是寻找可能存在生命迹象的地方,因此将前往科学家们怀疑存在热泉、河流以及湖泊的地方。自2014年来,NASA已经汇集数百名科学家召开了3次研讨会,帮助将潜在登陆场目标缩小至数十个。在这些研讨会上,参与者们用了3天时间演示自己选择的登陆场,然后让所有人进行投票。

  最近的一次研讨会在今年2月举行,成功将潜在登陆场数量减少至3个。不过,专家们的投票结果并不一致。未来,科学家们还将花费1年半时间评估这剩余3个潜在登陆场,然后在NASA总部进行演示,并作出最后抉择。

  可以肯定的是,在未来执行载人火星任务时也同样存在登陆场的选择问题。到时候科学家们可能选择在赤道附近登陆,因为那里温度相对更高,且更容易离开火星回家。但同时,他们也需要尽可能的接近冰资源丰富的区域,而冰资源通常存在位于两极的地方。

  幸运的是,未来负责确定潜在火星登陆场的科学家和工程师们将拥有远超过戈隆贝克能够使用的数据和技术。但有一个条件恐怕不会迎来改变,那就是无论登陆场选择在哪里,都必须足够平滑、平整、平坦。(瑞杰)

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