美国“勇气”号火星探测器成功登陆。许多读者都通过央视直播看到了令人难忘的镜头。但看后人们仍然有许多问题存疑在心中,北京晨报的记者带着这些疑问采访了我国的几位著名专家,请他们揭秘“勇气”号登陆历程。
■登陆为何选择古谢夫大坑
科学家之所以注重着陆地点的选择,在于火星的山脉与坑洼可能葬送探测器,导致火星探测器不能自由行动。十多天来,“猎兔犬2号”杳无音信,科学家猜测它可能正是掉进了火星表面的一个坑道中。“勇气”号选中的古谢夫大坑据信是已经干枯的湖泊沉积地带,平坦表面的选择,将减少火星探测器在撞击下损害的可能性,也有利于探测器不至于“人仰马翻”。
■“勇气”号1亿公里外如何遥控
许多人在感慨“勇气”号漂亮着陆以及着陆地点选择准确的同时都会有这样的疑惑:科学家们究竟是如何让距离地球1亿多公里外的火星探测器按照指令工作呢?
这得感谢美国宇航局的“深空网络”。“深空网络”由分布在全世界三个地方的太空天线组成,每座太空天线仰角120度,三座天线正好覆盖全球范围。这三座太空天线分别坐落在美国加利福尼亚州莫哈韦沙漠的戈尔德斯通、西班牙的马德里和澳大利亚的堪培拉。
每个火星探测器都携有多种多用途天线,不同频段的天线使得火星探测器能随时跟太空中和地球上以不同速度运行的人造飞行器或者地面站保持不间断的联络。火星探测器可以选择使用4种天线,这使得地球上的科学家们可以以多种方式向火星探测器发出指令,并且接受探测器发回的信号。
包括“勇气”号在内的火星探测器不但能直接向“深空网络”的地面站直接发信号,还能将有关信息上传到环火星运行的宇宙飞船,比如说“2001火星奥德赛”号,再由它们把有关信息传回给地球。
■“勇气”号为何还需睡觉
当“勇气”号在火星上成功着陆后不久,来自美国太空署的情况介绍说,“勇气”号上的探测机器人现在正在睡觉,它醒来以后还要继续工作。难道机器人和人一样需要“睡觉”吗?
面对这样一个有趣的问题,我国著名空间科学专家、中国科学院空间科学与应用研究中心研究员刘振兴院士解释说:“‘勇气’号上的探测机器人构造极其复杂,估计‘睡觉’的原因主要是为节约用电,因为:第一,机器人的能量供给靠自带电池和太阳能帆板获取的太阳能来实现,‘勇气’号需要在火星上大约工作3个月,这期间的电能供应不能中断,因此节能是必须考虑的,‘睡觉’有可能是为节约自带电池而采取的一种办法。第二,火星上夜晚温度很低,为了维护好仪器设备,机器人系统需要拿出一部分电能用于设备的加温,‘睡觉’有可能就是以关机的方式尽可能节约用电,以备夜晚或特殊情况下的电能供应。”
■保护气囊为何“葡萄”状
探测器以27倍于音速的速度进入了火星的大气层,飞船降速打开降落伞,减速火箭启动,随后,着陆器包裹着一层“葡萄”状的气囊,开始在火星的表面弹跳,至此着陆成功。为什么要把保护气囊做成几个球的联合体呢?
国家计算流体力学实验室主任李椿萱院士介绍说:“首先,这样的设计将里面的探测器全方位包裹起来,无论以何种角度落地都有保护,起到了很好的缓冲作用。其次,多球体设计的好处还在于,着陆器在火星表面滚了几滚以后,就像不倒翁一样,可以灵活调整重心,最大限度地确保探测器的头朝上轮子朝下姿势,为随后的顺利打开创造机会。”
■“勇气”号为何有去无回
截止到目前,还没有一部发送到火星上的探测器返回地球,更谈不上载人去火星的问题。我国著名空间科学专家刘振兴院士指出,和发送相比,返回技术要复杂得多。刘院士说:“从火星上回来的目的有两个:第一,把真实的火星标本带回来;第二,飞行器如果能回来,为载人去火星打下可供参考的基础。但是,目前要实现有去有回还需要时间,火星来回一趟要两年多,这期间宇航员的生活如何解决,估计美国要在2020年后可能考虑载人。”
■“勇气”号升空前为何要消毒
保护宇宙间星球的环境是地球人的职责,航天探测器在进入太空时需要“消毒”。空间科学专家指出,做到绝对的杀菌是不太可能的事情,在进入火星大气层的时候,大气层一千多摄氏度的温度可以对进入的飞行器进行消毒,因此关键在于燃料、飞行器内部器件的消毒。专家担心地指出,如果火星上的微生物环境被地球上的某些物质污染,比如地球上的微生物在宇宙中接受了辐射产生变异,那么最终受害的很有可能还是人类自己。
■为何要找“火星液态水”
据悉,火星上有一条几千公里深、几千公里长的峡谷,一座高出珠穆朗玛峰三倍的火山,水在两极表面冻结成冰。还有证据表明,火星地表之下存在着更多的冰,但迄今为止没有在火星表面发现一滴液态水。“勇气”号此行的主要目的是对火星水形成的原因进行研究,以期证明科学家关于火星上有水以及生命的设想。找到水对我们究竟有什么意义?中国科技馆馆长王渝生老师介绍说,在火星两极表面发现了结成冰的水,这和在地球两极发现的固态水的结果是一样的,说明研究火星对人类发现生命的起源具有重要意义。同时,如果能在火星地层下面发现水,对研究人类的进化也有启发和帮助。本版据多家媒体编辑
1月4日,一名女子在华盛顿美国国家航空航天博物馆内观看与“勇气”号等比例的火星探测器模型。新华社发