火星2020发射：NASA“毅力号”探测车准备启程前往红色星球

经过多年的期待，NASA希望于美国东部时间7月30日（星期四）上午7:50发射其最新的机器人探测器——“毅力号”——前往火星。这辆雄心勃勃的探测车将从佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地历史悠久的41号发射综合设施，乘坐“宇宙神V-541”火箭离开地球，它是NASA送往红色星球的一长串轮式机器人探测器中的最新成员。

如果“火星2020”因明天上午发射窗口期内的恶劣天气或不可预见的技术问题而无法升空——NASA只有两周时间来完成任务。这是因为8月15日之后，火星和地球将不再处于允许快速行星际旅行的对齐状态，这意味着NASA将不得不将探测车封存两年，直到下一次有利对齐。

然而，如果“毅力号”在7月30日至8月15日之间发射，预计将于2021年2月18日登陆火星的耶泽罗陨石坑。一旦它降落在古代火星湖泊和河流三角洲内，它将开始完成其主要目标。

“毅力号”究竟要做什么？

“我们有四个目标，”NASA火星2020任务副项目科学家Ken Williford今年早些时候告诉《天文学》杂志。“前三个是我们的核心科学目标。第四个是……为人类探索做准备。”

“毅力号”的科学目标包括：寻找过去可能宜居的地点，寻找已知保存生命的岩石中的古代微生物迹象，以及收集和储存有希望的岩石样本，为未来的返回任务做准备。

探测车旨在利用一套独特而先进的仪器来实现这些目标——包括岩石激光、麦克风和相机、强大的取芯钻、移动气象站以及有史以来第一台送往火星表面的探地雷达。尽管“毅力号”有一些新设备，但其中许多高科技工具只是NASA于2012年送往红色星球的“好奇号”探测车所携带工具的升级版。这是因为NASA正在为“毅力号”采用他们称之为“遗产方法”，借鉴“好奇号”的成功经验。

“‘毅力号’大概有90%的零件是从‘好奇号’那里来的，”“毅力号”Mastcam-Z仪器首席研究员Jim Bell今年早些时候告诉《天文学》杂志。“他们就是这样获得任务批准的，因为他们可以使用那些备用零件来节省大量的资金。”

但这并不意味着“毅力号”很便宜。它仍然是一个约20亿美元的项目，而NASA预计在整个任务中总共花费约27亿美元。

“毅力号”的新玩具

尽管从“好奇号”那里借用了大部分技术，“毅力号”还是包含了一些新设备。

“毅力号”探测车不仅能够收集，还能够储存岩石和土壤样本，以便将来送回地球。利用其旋转冲击钻，探测车将钻入其他仪器认为有趣的岩石。这将迫使一个圆柱形岩芯，大约相当于一块粉笔的大小，进入空心的钻头。然后，“毅力号”将使用内部摄像头对样本进行成像，将其密封在钛管中，并存放在其体内，直到探测车准备好将其沉积在火星表面。

最终，未来的（尚未规划）任务将派遣另一辆小型探测车前往火星收集样本，并将它们装载到火箭上，火箭将把它们送入火星轨道，然后开始返回地球的旅程。一旦火星样本到达地球，研究人员将用现有的最强大的实验室设备对其进行仔细检查。

还有“毅力号”的直升机：Ingenuity。Ingenuity高不到2英尺（0.6米），重不到4磅（1.8公斤），它实际上做不了太多事。但它可以起飞，在地面上方几十英尺处盘旋，并在平坦的地面上着陆。这项技术演示对“火星2020”更大的科学目标没有影响。但如果这架微型直升机能够证明在火星稀薄的大气层中飞行是可能的，那么它收集的数据可能会帮助工程师建造一架更好、更大的火星直升机，能够探索传统探测车无法到达的区域。

最后，还有火星原位资源利用氧气实验（MOXIE），它希望能从火星稀薄的空气中提取氧气。利用电力，MOXIE将分解二氧化碳分子，同时产生一氧化碳和氧气分子。

据MOXIE首席研究员Michael Hecht介绍，这项概念验证实验每小时可生产约6至10克氧气。虽然这对于MOXIE来说将是一项巨大的成就，但人类每小时需要约20克氧气才能生存。因此，在能够提供足够的氧气供宇航员呼吸（更不用说作为本地生产的火箭推进剂）之前，这项技术需要大大扩展。

不过，据Hecht介绍，MOXIE不仅仅是一个制氧测试。它是一项测试我们是否能够利用电化学的力量在另一个星球上进行操作的实验。Hecht说，如果宇航员最终能够在火星上获得水——提供可靠的氢气来源——科学家就可以调整MOXIE的基本技术来制造更复杂的产品。

“一旦你有了水和电化学，”Hecht说，“你就可以开始制造从石蜡到啤酒的任何东西。”

所以，当你在明天早上追踪“毅力号”升空，穿越地球云层前往红色星球时，请记住，它带到火星的技术不仅仅是在寻找古代外星生命。它还在为人类在火星上享用第一杯自酿啤酒铺平道路。

本文最初发表于《天文学》杂志。阅读原文请点击此处。