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马斯克计划送人类去火星 但是该在哪里登陆呢?

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

  在未来3年时间内,美国宇航局(NASA)将再次向火星发送探测器,其主要使命就是在火星表面上寻找古代生命痕迹。与此同时,如果伊隆马斯克(Elon Musk)的承诺可以兑现,SpaceX也会向火星发送首艘商业太空船。大约10年后,人类可能登陆火星,准备掀开人类历史的新篇章。然而,当我们前往火星时,我们要选择从火星哪里登陆?

  科学家和工程师们可以花费数年时间,利用图片和其他数据为飞船确定最佳的火星登陆点。然而当你向数十亿公里外的行星上发射非常昂贵的大块金属时,你只能聚焦某处特定场所。而且到目前为止,只有美国成功向火星上发送了探测器。由于风险太高,选择潜在登陆场必须慎之又慎,哪怕最小的细节也需要仔细推敲。

  这也是马特戈隆贝克(Matt Golombek)的观点。戈隆贝克是美国宇航局下属喷气推进实验室的科学家,他称自己为“登陆场牛仔”。在过去20多年中,戈隆贝克始终在帮助识别、评估以及选择火星任务登陆场。1997年,戈隆贝克参加了Pathfinder任务,它向火星成功发射了首个探测器Sojourner。戈隆贝克还帮助建立了数十张火星地图,为许多模拟提供火星岩石、斜坡、矿物成分以及其他帮助。

  戈隆贝克目前负责领导Mars 2020任务,即为美国宇航局2020年发射的探测器寻找登陆场。这个探测器配备有多种工具,包括在火星表面钻探和收集岩石、土壤样本的设备,以待其他探测器将这些样本取回地球。此外,戈隆贝克还在帮助SpaceX的工程师为Red Dragon飞船选择登陆场,这艘飞船计划于2020年发射,上面可能携带人类成员。

  随着成像技术的改进,美国宇航局在发现和躲避岩石方面已经做得越来越好。在戈隆贝克为Sojourner评估登陆场时,他曾利用维京探测器发回的数据,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。维京探测器能够看到的最小物体也有足球场那样大,而2006年开始围绕火星运转的火星侦查轨道器可以发现直径1.5米的岩石阴影。对火星进行长达20年的研究和技术进步,已经大大提高了火星登陆场选择的精度。与Pathfinder任务相比,登陆场的面积已经缩小了500倍。

  戈隆贝克表示,无论是过去还是未来,火星任务登陆场的选择都有共同点:它们需要平滑、平整、平坦的地方。岩石地形可能损坏飞船,斜坡可能导致飞船侧翻。靠近赤道附近的地方属于优先选择区。与火星其他地区相比,赤道地区的温度相对较温和,在昼夜温差极大的世界中,保持硬件不被冻坏依然是个巨大挑战。

  此外,以太阳能为动力的飞船也需要赤道地区强烈的日照。赤道地区或许是人类最适合的登陆点,特别是对于计划返回地球的人类来说。火星在赤道地区自转最快,这会促使火箭沿着同一方向旋转时获得更快加速。美国宇航局之所以选择佛罗里达州的卡纳维拉尔角发射火箭,也是出于相同的原因。

  位于低海拔的登陆场比较理想。火星上大气稀薄,低海拔地区的大气层相对较厚,为此飞船可以利用大气层减缓下降速度。但是戈隆贝克表示,这种合适的低海拔登陆场在火星上很不好找,仅这个要求就可以排除火星上80%以上的潜在登陆场。

  这些还是选择火星理想登陆场的基本要求,其他要求取决于任务的目标。火星极地登陆器专门研究火星南极是否存在埋在地下的水,它于1999年登陆火星失败。勇气号和机遇号探测器主要探测火星地形和地质环境,为此它们在火星赤道附近着陆,需要吸收太阳能提供动力。凤凰号探测器2008年发射后运行了数个月,它主要是寻找火星上的水源,为此在火星北极着陆。

  Mars 2020探测器为寻找生命迹象,它将前往科学家们怀疑曾存在热泉、河流以及湖泊的地方。自从2014年以来,美国宇航局召开了3次研讨会,并汇集了数百名科学家,帮助将潜在登陆场目标缩小至数十个。参与者花费3天时间演示自己选择的登陆场,然后所有人进行投票。讨论变得日益激烈,最近的研讨会是2月份举行的,潜在登陆场已经减少至3个。但投票结果并不一致,有些参与者感到非常不满。科学家们将花费1年半时间评估这剩余3处场所,然后在美国宇航局总部进行最后演示,直至做出最后选择。

  未来执行载人火星任务时,同样存在选择登陆场的挑战。届时科学家们可能选择在赤道附近登陆,因为那里相对温度更高,且更容易离开火星。但是他们也需要接近冰资源丰富的地区,而冰通常存在于接近两极的地方。负责确定潜在登陆目标的科学家和工程师们将拥有远超过戈隆贝克20世纪90年代能够获得的数据和技术,但是有一件事没有变:无论登陆场选择在哪里,必须要平滑、平整、平坦。(小小)

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