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火星探測車工作原理

來源:博聞網(wǎng) 時間:2009-04-02 02:13:04
火星之所以能引起人們的極大興趣,其原因眾多:
  • 有一整套關(guān)于小綠人恐怖的巨型外星人從火星來到地球上的歷史觀。
  • 火星是太陽系中唯一勉強(qiáng)與地球相似的行星,也是除地球外唯一有可能進(jìn)化出生命的行星(另外可能孕育生命的星球還有冰凍的木衛(wèi)二,但它只是木星的一顆衛(wèi)星,并不是行星)。

    “勇氣號”火星探測車視野中的火星:這兩輛火星車所拍攝的照片是目前為止所見到的最清楚詳細(xì)的火星表面圖片。
    NASA供圖
    “勇氣號”火星探測車視野中的火星:這兩輛火星車所拍攝的照片是目前為止所見到的最清楚詳細(xì)的火星表面圖片。

  • 火星是人類在太陽系中有希望在不久的將來實(shí)現(xiàn)登陸、行走并以傳統(tǒng)方式進(jìn)行探索的唯一顆行星。
  • 火星也是唯一可能被地球化而成為類似于地球的行星。

正是因?yàn)橐陨细鞣N原因,人類已經(jīng)向火星發(fā)射了30余艘不同的探測飛船。NASA(美國國家航空和航天局)的火星探測車“勇氣號”和“機(jī)遇號”是火星最近的兩個造訪者。

在本文中,您將有機(jī)會全面了解火星車以及在探索火星的過程中它們能有哪些發(fā)現(xiàn)!最近的火星探測任務(wù)包括一對機(jī)器人探測車,稱為火星探測車(MER)。為什么要把機(jī)器人送上火星而不是像探月那樣直接把人送上去?

一位藝術(shù)家描繪的落在火星表面上的火星探測器
NASA供圖
一位藝術(shù)家描繪的落在火星表面上的火星探測器

我們尚不具備將人送上火星的能力。這種謹(jǐn)慎的態(tài)度不是沒有理由的。首先也是最重要的原因在于我們探索火星的歷史記錄不容樂觀——各國總共向火星發(fā)射了30多個探測器,但只有不到三分之一成功抵達(dá)了火星。這顯然不是什么好的記錄,它無法鼓勵我們把機(jī)器人探測器換成人類,至少在我們提高成功幾率之前是這樣。

其次是成本。后文中我們會知道,目前將一公斤重的機(jī)器人送上火星需要花費(fèi)約五十萬美元的設(shè)計(jì)和發(fā)射費(fèi)用,而機(jī)器人不需要考慮復(fù)雜的生命保障系統(tǒng),也不用擔(dān)心返回的問題——這將為飛行任務(wù)節(jié)省很大的重量。另外,機(jī)器人不需要在火星表面軟著陸。而要將一個小組的人員送上火星需要至少45,000公斤重的飛船、裝備、食物和水(例如,每一個人將需要408公斤以上的脫水食品)。按照每公斤五十萬美元計(jì)算,則總共花費(fèi)1,000億美元。而實(shí)際上,載人探測任務(wù)的單位重量成本很可能要高于機(jī)器人任務(wù),因?yàn)樾枰獮槌藛T保留相當(dāng)大的安全裕度。

“勇氣號”火星探測車
NASA供圖
“勇氣號”火星探測車,攝于NASA

第三個原因來自工程上的挑戰(zhàn)。例如,要實(shí)現(xiàn)載人探測,一個可能的情形是要從火星大氣中生產(chǎn)回程的燃料。然而至今還未進(jìn)行過任何相關(guān)的嘗試,甚至還需要通過多次試驗(yàn)性探測飛行來驗(yàn)證這種想法。另外一個重要的考慮是,在如此漫長的任務(wù)中宇航員可能受到的太空輻射以及阻擋輻射的方法。在地球上,地磁場阻擋了大部分的輻射,而火星沒有地磁場。

綜合以上原因,人類近期還不會將人送上火星。但是我們?nèi)匀豢梢杂脵C(jī)器人來代替作業(yè);鹦翘綔y車(MER)機(jī)器人就是這種思路的體現(xiàn)。

著陸減速

NASA正在測試火星探測車的氣囊
NASA供圖
NASA正在測試火星探測車的氣囊

實(shí)際上,保證探測車在到達(dá)火星以后仍然可以工作是火星探測任務(wù)中最棘手的一環(huán)。設(shè)想在沒有任何減速措施的情況下,嘗試將一臺復(fù)雜的機(jī)器人從10層樓扔下卻又要使它保持完好無損(或者換成一臺普通的DVD播放機(jī))。這比起將探測車送上另外一顆行星上來說簡直是不值一提。

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  • 作者:Marshall Brain  責(zé)任編輯: