创造历史！SpaceX载人飞船返回地球，一文读懂十大细节

毋问我从哪里来

毋问我从哪里来 发表于 2020-8-5 00:40
这次任务与之前不同，目的是为了精确探索火星生命，这次NASA瞄准了火星上的微生物样本，准备进行一次火星 ...

美国计划毅力号执行任务的时间也是至少一个火星年（约687个地球日），毅力号将在白天工作、夜晚休息，这次主要的任务是通过自身携带的设备寻找形成于35亿年前的火星三角洲上的古代微生物生命迹象，如果有可能的话，毅力号还将通过自身携带的小火箭将火星样本送回地球，供科学家们将样本带回实验室研究。

                               
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▲杰泽罗陨石坑

这张俯视图由轨道上拍摄的NASA图片制成，蓝色圆圈表示的是火星车将要着陆的区域，图片中心的弧形山丘高约1600英尺，是杰泽罗陨石坑的边缘部分。

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毋问我从哪里来 发表于 2020-8-5 00:40
美国计划毅力号执行任务的时间也是至少一个火星年（约687个地球日），毅力号将在白天工作、夜晚休息，这 ...

从1964年至今，美国人探索火星已多达56个年头，而这次发射的毅力号为了探测火星生命，与先前部署在火星上的8台火星车有何不同？NASA又是如何通过毅力号搜寻火星历史上存在微生物痕迹的？我们一起来看。

一、毅力号冲向太空为探测火星生命

火箭发射的威力总是巨大的，Atlas V的DR-180主引擎和4个固体助推器点火产生了1020万牛顿（230万磅）的推力，将火箭发射升空。

▲NASA火星车发射简要流程动画

在起飞后不久，火箭会开始改变行驶角度，以进入正确的飞行路线，同时最大程度减少飞行中的动态阻力。

据悉，有着18年“飞龄”的美国老牌火箭Atlas V-541（阿特拉斯5号）此前曾执行过6次发射任务，其中一次就是在2011年11月26日发射好奇号火星车，此外它还曾发射过3颗美国国家安全卫星、2颗气象卫星。

这个威力巨大的老牌火箭在起飞后35秒就能达到1马赫数的音速。

在1分49秒时，系统放弃火箭助推器，接下来2.5分钟的飞行将持续3分27秒。

在第4分22秒时，助推引擎关闭，这个时候阿特拉斯5号会以每小时13470英里的速度飞行21600公里，高度接近156公里（97英里），向下距离约为497公里（309英里）。

6秒钟后，阿特拉斯的半人马系统启动，释放助推器，现在这个设备的重量仅为升空时的5%多一点了。10秒后，中心主发动机开始第一次燃烧液氧。

                               
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▲火箭&助推器分解结构

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毋问我从哪里来 发表于 2020-8-5 00:40
从1964年至今，美国人探索火星已多达56个年头，而这次发射的毅力号为了探测火星生命，与先前部署在火星上 ...

在飞行约11.5分钟时，主引擎MECO-1切断，这时候进入的区域位于海岸上空，为万一发生危险后的逃逸行为做准备。

大约8分钟后，切断最后的主引擎，为航天器分离做准备。

在飞行了大约57.5分钟的时候，中心发动机释放航天器，航天器将以超过41000公里/小时（26000英里/小时）的速度行驶，向火星进发，开始为期7个月的旅途。

而在此期间，所有想要进行着陆探测的火星探测器都将穿过火星大气层，这一环节需要7分钟，由于环境等各种困难条件的搭载，这7分钟也被称为恐怖7分钟或黑色7分钟，一旦火星车安全坚持过这段时间，基本就会安全着陆。

                               
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▲火星车着陆路径图

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毋问我从哪里来 发表于 2020-8-5 00:41
在飞行约11.5分钟时，主引擎MECO-1切断，这时候进入的区域位于海岸上空，为万一发生危险后的逃逸行为做准 ...

这次NASA送上太空的探测车“毅力号”的名字是由一名13岁学生的想法命名的，这个孩子名叫亚历山大 玛瑟（Alexander Mather），他说：

                               
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▲13岁学生亚历山大 玛瑟（Alexander Mather）

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毋问我从哪里来 发表于 2020-8-5 00:41
这次NASA送上太空的探测车“毅力号”的名字是由一名13岁学生的想法命名的，这个孩子名叫亚历山大 玛瑟（A ...

“以往美国的火星探测器的名字比如“好奇”“洞察”“勇气”“机遇”都是人类的品质，而唯独缺少了以“毅力”这个品质命名的探测器，而毅力才是航天工作最需要且必须具备的品质。”

                               
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▲“毅力”一词的涵义

毅力号的设计基于 NASA 成功的火星科学实验室任务架构，包括其“好奇号”探测器和成熟的着陆系统，但在此基础上做了升级。

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毋问我从哪里来 发表于 2020-8-5 00:41
“以往美国的火星探测器的名字比如“好奇”“洞察”“勇气”“机遇”都是人类的品质，而唯独缺少了以“毅 ...

像2012年登陆的漫游车“好奇号”一样，“毅力号”有一个摄像头桅杆和一个长长的机械臂，上面装有一系列工具，可以帮助他们追踪火星上难以捉摸的生命迹象。

                               
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▲毅力号火星车

它的任务不仅要寻找火星上远古宜居条件的迹象，还要寻找过去微生物生命本身的迹象。

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像2012年登陆的漫游车“好奇号”一样，“毅力号”有一个摄像头桅杆和一个长长的机械臂，上面装有一系列工 ...

二、尝试在火星上“造氧”，无人机也将在火星表面飞行

为了载荷能力提升，美国可谓是将火星车“越做越大”，最初的1976年到达火星的“海盗1号”与“海盗2号”火星车的质量还仅有91千克，而2012年到达火星的“好奇号”火星车大小已经像一辆“MINI Cooper”了，这次的六轮NASA火星漫游车“毅力号”足足有一辆SUV大小。

NASA给这辆“能装”的火星车配备了仪器“七件套”，除了火星旅行标配“相机、雷达、激光”等设备，NASA还让它带了个先进的钻井系统、一个微型直升机，还有一个制氧系统去火星，妥妥把“毅力号”安排成了一个“火星工程师”。

据悉，毅力号此次配备了5种成像工具：首先是桅杆头上的 SuperCam（位于大的圆形开口中），其次是两个位于桅杆下方灰框中的 Mastcam-Z 导航摄像头。

激光、光谱仪、SuperCam 成像仪将用于检查火星的岩石和土壤，以寻找与这颗红色星球的前世有关的有机化合物。

两台高分辨率的 Mastcam-Z 相机能够与多光谱立体成像仪器一起工作，以增强毅力号火星车的行驶和岩心采样能力。

                               
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▲毅力号搭载的相机数量

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毋问我从哪里来 发表于 2020-8-5 00:42
二、尝试在火星上“造氧”，无人机也将在火星表面飞行为了载荷能力提升，美国可谓是将火星车“越做越大” ...

要知道火星大气中有95%是二氧化碳（CO ），只有0.14%的氧气（O ）含量，如果像人类的设想一样，想把火星作为人类的“第二家园”，靠这0.14%的O 含量是远远不够的。

                               
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▲火星大气气体分布

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毋问我从哪里来 发表于 2020-8-5 00:42
要知道火星大气中有95%是二氧化碳（CO ），只有0.14%的氧气（O ）含量，如果像人类的设想一样，想把火星 ...

这次毅力号将一个名为MOXIE的“火星小魔方”送上火星，目的是通过这个仪器尝试将火星大气中的CO 转化为O ，NASA称之为“造氧计划”。

                               
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▲MOXIE

如果这一试验成功，将为人类未来探索火星提供强力支柱，是一项技术上的重大飞跃。

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毋问我从哪里来 发表于 2020-8-5 00:42
这次毅力号将一个名为MOXIE的“火星小魔方”送上火星，目的是通过这个仪器尝试将火星大气中的CO 转化为O  ...

除了“造氧小魔方”，毅力号火星车的车底还带了一架微型直升机“机智号（Ingenuity）”上火星。NASA试图让它在稀薄的火星大气中尝试飞行。

                               
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▲“机智号”直升机工作图像模拟

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毋问我从哪里来 发表于 2020-8-5 00:42
除了“造氧小魔方”，毅力号火星车的车底还带了一架微型直升机“机智号（Ingenuity）”上火星。NASA试图 ...

                               
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▲“机智号”直升机整体构造

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毋问我从哪里来 发表于 2020-8-5 00:43
▲“机智号”直升机整体构造

“机智号”是一种可以自动驾驶的小型商用旋翼直升机，它固定在火星车的腹部，并且在到达火星后会按计划在一个月的时间内进行5次短程测试飞行

                               
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▲直升机脱离探测器

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毋问我从哪里来 发表于 2020-8-5 00:43
“机智号”是一种可以自动驾驶的小型商用旋翼直升机，它固定在火星车的腹部，并且在到达火星后会按计划在 ...

它重约1.8公斤，在火星上大约有1.5磅，可以在大气密度不到地球1%的火星大气中升空，并将通过太阳能电池板为锂离子电池充电，可为每次90秒的短程飞行提供足够的能量。

                               
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▲“机智号”直升机技术规格

在“机智号”任务完成后，毅力号将会在接下来的一个火星年不断在火星表面漫游，收集样本，这些样本可能会含有表明火星古代生命存在的生物特征。

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毋问我从哪里来 发表于 2020-8-5 00:43
它重约1.8公斤，在火星上大约有1.5磅，可以在大气密度不到地球1%的火星大气中升空，并将通过太阳能电池板 ...

这次火星探测最重要的任务是收集可供地球上人类研究的样本，因此它身上最重要的是由Bit Carousel和Adaptive Caching Assembly装置组成的样本采集系统，NASA称，该系统耗时7年打造，是目前进入太空服役的最复杂的机器人系统。它们将用于收集、保护火星上的灰尘和样本并将其反馈给科学家。

                               
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▲毅力号先进的钻井系统

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毋问我从哪里来 发表于 2020-8-5 00:43
这次火星探测最重要的任务是收集可供地球上人类研究的样本，因此它身上最重要的是由Bit Carousel和Adapti ...

Bit Carousel 由9个钻头组成，火星车将使用它们钻入地面，拉动样本并将它们传递到火星车内部，以通过自适应缓存装置进行分析。该系统具有七个电机和总共3000个零件，并负责存储和评估岩石和灰尘样品。

                               
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▲毅力号取样

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毋问我从哪里来 发表于 2020-8-5 00:44
Bit Carousel 由9个钻头组成，火星车将使用它们钻入地面，拉动样本并将它们传递到火星车内部，以通过自适 ...

样本采集系统会将收集到的火星上的部分样本整合好，装载在一个小型火箭上，据称在计划中，小型火箭会从火星出发，将样本投送到严格控制消毒条件的流动站中，最终将样本送回地球。

                               
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▲小火箭送样本计划

此外，NASA还将会把地球上的物质通过毅力号带往火星，经过10年的沉积，在2031年派出火星车再把这些样本带回地球进行研究。

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毋问我从哪里来 发表于 2020-8-5 00:44
样本采集系统会将收集到的火星上的部分样本整合好，装载在一个小型火箭上，据称在计划中，小型火箭会从火 ...

如果这些计划设想都将实现，人类就可以真正通过从火星上采集的样本分析火星上的环境微生物，而不单单通过图片，或是传说中坠落下来的“火星陨石”寻找答案了。

除此之外，毅力号还带了航天服材料以为未来人类踏足火星做准备，同时它还带了一块刻有地球和蛇杖图案的铝板，以此来表达对抗击新冠肺炎疫情医护人员的敬意。

                               
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▲宇航服设计师与Z-2宇航服原型

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毋问我从哪里来 发表于 2020-8-5 00:44
如果这些计划设想都将实现，人类就可以真正通过从火星上采集的样本分析火星上的环境微生物，而不单单通过 ...

                               
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▲一块刻有地球和蛇杖图案的铝板

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毋问我从哪里来 发表于 2020-8-5 00:44
▲一块刻有地球和蛇杖图案的铝板

三、美国的火星探测史

达芬奇曾说过：“你只要尝试过飞行，日后走路时也会仰望天空，因为那是你曾经到过，并渴望回去的地方（When once you have tasted flight, you will forever walk the earth with your eyes turned skyward, for there you have been, and there you will always long to return.）”

火星这个神秘的红色星球在古罗马时期就受到人们的向往，有传说写道“Mars”这个词也是由古罗马战神Mars的名字而来。

而到上个世纪60年代，人类才真正开始对火星的探索。

1960年和1962年，前苏联开始向火星发射探测器，但因为缺乏经验，两次发射任务均告失败，因此1964年美国发射的“水手4号”成为了世界上第一个发射成功的火星探测器。

                               
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▲NASA的“火星车们”

水手4号于1964年12月28日发射升空，这是有史以来第一枚成功到达火星并发回数据的探测器，它向地球发回了 21 张照片，此后又在环绕太阳轨道上花费三年时间对太阳风进行探测。

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毋问我从哪里来 发表于 2020-8-5 00:45
三、美国的火星探测史达芬奇曾说过：“你只要尝试过飞行，日后走路时也会仰望天空，因为那是你曾经到过， ...

1969年美国向火星发射了水手6号和水手7号。前者于2月24日发射升空，7月31日抵达火星。后者于3月27日发射升空,8月5日抵达火星。这两枚探测器携带有更先进的仪器和通讯设备，它们成功掠过火星，对火星大气成分进行分析，并发回了大量照片。

                               
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▲水手6号探测器

1971年5月30日，美国水手9号发射升空，这是有史以来第一枚成功进入环绕火星轨道的探测器，取得了空前的成功。水手9号于1971年11月14日到达火星，在火星轨道上工作了将近一年之久，发回了 7329 张照片，覆盖了火星表面超过 80% 的部分，同时还对火星的两颗卫星进行了探测。