美国火星探测
北京时间2008年5月26日上午7时53分，“凤凰”号火星探测器成功着陆在火星的北极，它将第一次真正意义上分析火星上的水，并且探测土壤是否能承载生命……从上世纪70年代以来，各国已经向火星发射了十几个探测器，美国航宇局（NASA）还在2004年的航天远景规划中明确提出要把人送上火星，布什在讲话中指出，这是旅途不是竞赛。那么“凤凰”的着陆，是这个旅途的哪一站呢？ <p> </p><p> <strong>美国航宇局的火星“信仰” </strong></p><p> NASA在2008财年的预算是167亿美元，这对于其他各个航天大国来说都是天文数字，然而NASA还嫌不够！那么，NASA的胃口为何如此之大呢？这是因为从一定意义上说，NASA就是为探索宇宙而存在的，其中最重要的目标就是人类的近邻——火星。而飞向火星的费用远远超过了任何人造地球卫星。 </p><p> 就NASA而言，登陆火星与其说是一个科学目标，不如说是一种如同“宗教”般的信仰。1958年NASA在成立后不久，就启动了一项任务，在1960年底出台一个远景规划—— “应当使载人探月和临近行星可行，而且此探索活动应当作为NASA活动的长期目标而施行”。这为NASA生生不息的火星探测打下了基础。 </p><p> 此后美国航天因为冷战局面的变化几经起落，但是NASA探测火星的信仰一直没有动摇。 </p><p> 1961年，苏联实现了第一次载人航天，为了找回颜面，当时的美国总统肯尼迪宣布要在60年代结束前登月，由此实施了“阿波罗”计划。不过当时的NASA却把“阿波罗”当作前往火星的一个过渡，而不是冷战竞赛。这一点可以从70年代的NASA计划中看出来。当时苏联登月计划因为火箭发射失败而彻底放弃，美国在月球竞赛中完胜。在政治家看来此事可以告一段落了，而NASA却认为“阿波罗”的成功应该给火星探索铺平了道路，于是提出了庞大的航天计划。 </p><p> 1969年8月4日，NASA向当时的美国总统尼克松委派的航天任务工作组递交报告，计划在1981年11月发射第一批12人探索队前往火星，其中6人在1982年底到达火星，在火星表面进行30天~60天探索。当时美国深陷越战泥潭，这个不合时宜的计划被尼克松否决，NASA几乎所有的大型工程都被砍掉了。只是因为白宫管理与预算办公室副主任Casper Wrinberger向尼克松求情，才保留了航天飞机。整个80年代和90年代，NASA最耀眼的型号应该就是航天飞机，可是又有多少人知道，它曾经只是NASA宏伟计划中的一个配角呢？ </p><p> 2002年哥伦比亚号航天飞机失事，由此引起了对美国航天政策的大反思，也引出了2004年的布什政府航天新远景，其中明确提出要重返月球进而登陆火星。 </p><p> 作为一个殖民国家，美国的产生就是发现新大陆的结果。从美国人的精神层面上说，探索地外行星和当年开发西部是非常类似的。此次“凤凰”登陆火星，主要目标是在其北极区寻找水冰。而有了水，就可以生产出生活用水和氧气，就可以建立人类居住区…… </p><p> </p><p> <strong>浴火“凤凰”成功站在火星上</strong></p><p> 到2008年为止人类向火星表面投送过11个探测器，只有5个成功，而“凤凰”是最新的一个。这个价值4.2亿美元的探测器以神话里浴火凤凰命名，是因为“凤凰”号从夭折的“火星极地着陆者”和被取消的“火星勘探者着陆器2001”计划那里“继承”了大量的硬件和软件。科学家希望“重生”的“凤凰”号能在火星探测中获得更多重大发现。</p><p> 科学家们希望“凤凰”号不仅能触及火星地表之下冻结的水，还希望它能“尝一尝”、“闻一闻”火星上的水。如果这些水冰曾经长时间处于液态进而为承载火星生命提供可能的话，“凤凰”号也许会找到相应的证据。“凤凰”号甚至还能探测古代或者现代火星生命残留下来的分子。但是这一切的前提条件是它能挺过着陆前的最后7分钟。</p><p> 科学家们解释说，着陆火星的关键是减速。7分钟前“凤凰”号还在以每小时20300千米的速度运动，7分钟后它已经稳稳地着陆在了火星表面。 火星极地着陆者显然没有在这一惊心动魄的过程中“存活”下来。2000年一个评估小组曾得出这样的结论，火星极地着陆者的失败极有可能是由于着陆器在减速火箭仍处于工作状态时伸出三条着陆支架造成的。探测器上搭载的计算机将着陆支架受到的冲击误认为是着陆时的震动，因此关闭减速火箭。接下去40米的自由下落导致探测器走向了生命终点。</p><p> “凤凰”号着陆的过程与载人飞船返回地面类似，但更为复杂。它以20300千米/小时的速度进入火星大气层，此时高度为125千米。在降落伞的作用下，“凤凰”号的速度降低到约马赫数1.5，然后在12.6千米高度打开降落伞，抛掉热防护盾、展开支架。当速度降低到1770千米/小时后，“凤凰”的测地雷达开始工作，在预定着陆场上空搜索合适的着陆点。在距离火星表面1千米时降落伞脱落，距火星地表570米时“凤凰”上的反推火箭启动，“托”着“凤凰”缓缓降落，用三条支架着陆。</p><p> 有意思的是，“凤凰”号在下降过程中被已经运行在火星轨道上的“火星环球勘测者”拍了下来，虽然照片不很清晰，但是可以分辨出降落伞和“凤凰”号的本体。这让工程师们非常兴奋。</p><p> 熟悉飞船返回程序的读者可能会发现，“凤凰”号着陆的过程和飞船有几处不同。首先是测地雷达，飞船返回的预定着陆场都经过仔细勘察，因此不再需要着陆雷达临时测量，而“凤凰”号着陆在未知的地方，只能一边查勘一边下降；飞船的主降落伞是不脱落的，飞船落地后伞绳依然牢固地连接在船身上，而“凤凰”却不能带伞着陆，以防伞绳和伞衣遮挡相机镜头或妨碍机构动作；飞船对落地姿态没有严格要求，经常可以看到联盟号飞船和神舟号飞船的返回舱倒在地上等待回收，但是“凤凰”号一旦倒地是没有人能帮它重新站起的，倒地就意味着任务失败，因此“凤凰”必须站着落到火星表面。</p><p> “凤凰”在降落过程中，降落伞比预定时间晚开了6.5秒，这让控制人员吓出了一身冷汗，由于火星到地球的通信时延，他们得知降落伞未按时打开时，“凤凰”号的着陆过程已经完成了，这就更叫人紧张。幸运的是，“凤凰”号最终成功着陆。</p><p> 着陆数小时后，“凤凰”号上的相机传回了第一批照片。第一张照片显示“凤凰”号的翅膀——太阳能电池板已经成功展开，这意味着“凤凰”号在3个月的极昼时间里可以得到充足电力。另一张照片拍到了“凤凰”号的三个“脚”之一，科学家们可以通过照片来判断“脚”插入火星泥土的厚度，进而分析火星泥土的部分性质。</p><p> 从照片上，我们可以清晰地看到“凤凰”稳稳当当地站在地上，虽然它落在了预定着陆区的边缘，但着陆过程总体来说是成功的。目前NASA正在研究这6.5秒的延迟是如何发生的。 （盈帆）</p><p> 来源：公众科技网</p><p> </p><p> </p><p> </p><p> </p><br />
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