不知道要写什么好,整个背景和登陆已经有详细直播和记录。稍微科普一下毅力号上面带的一些奇怪的物件:
1 - 首先是一块名牌
航天爱好者一看就知道这是致敬向太阳系外前进的先驱者和旅行者项目,用同样的记录风格描绘了地球、太阳和火星。太阳上下方的十二组长短线为这次带去的纪念品中的彩蛋之一,喜欢解谜的朋友仔细看一下就会发现那其实是摩斯电码,解读后为explore as one,代表了地球人类探索宇宙的情怀。名牌上装有三个芯片,里面有1093万2295个人的名字,是NASA的“把你的名字送去火星”活动的参加者。之前的好奇号上面也携带有120万个名字。芯片里还装有155篇各地学生投稿为火星车命名的作文,最后脱颖而出的是弗吉尼亚的一位初一学生,正是他提出了Perseverance这个名字。
2 - 然后是一块铝制的牌子
8x13厘米,这是因为新冠赶在发射前加入的,为了纪念这一不平静的发射年,并向抗疫前线的医疗工作者致敬,蛇杖即古希腊医神阿斯克勒庇俄斯的神杖代表医学,上面托起地球和飞离地球的毅力号。
3 - 然后是?
这是毅力号上面的主摄像机Mastcam-Z调校色彩的板子,同时也做为教育性质的日晷使用。和之前的机遇号一样,上面印有“两个世界,一个起点”的字样,周围还印着地球生物的进化史等信息,其中的人类形象再次纪念了先驱者号上的牌子。
在侧边写有下列这段话
Are we alone? We came here to look for signs of life, and to collect samples of Mars for study on Earth. To those who follow, we wish a safe journey and the joy of discovery.
我们是孤独的吗?我们来此寻找生命的痕迹,收集火星的样本回地球研究。对所有我们之后的来访者,愿你旅途平安并体验发现的喜悦。
最后“发现的喜悦”还用各国语言刻上。
4 - 寻找夏洛克
地理藏宝是全世界流行最早也最广泛的GPS游戏,大家用GPS寻找其他游戏参加者在世界各地埋下的“宝藏”,现在,火星上将会存有该游戏历史上最遥远的一个“宝藏”。上图是毅力号上探测有机物质的光谱仪(全名Scanning Habitable Environments with Raman & Luminescence for Organics & Chemicals,缩写SHERLOC,夏洛克,[捂脸]为了缩写简直无所不用其极)所用的调校板。为了有纪念意义,调校样本用了制作宇航服的各种材料制成,其中一枚特制硬币是用宇航服面罩的材料制成,同时也做为地理藏宝的宝藏使用。按照该游戏的规则,硬币上必须刻有贡献者的地址,而这个地址就是……伦敦贝克街221B。
另外SHERLOC在毅力号上还和另一台摄影机搭档,你应该猜到了,那台摄影机全名Wide Angle Topographic Sensor for Operations and eNgineering,缩写WATSON华生。华生拍下的照片会上传到毅力号的照片官网mars.nasa.gov,全世界的地理藏宝玩家可以去找哪些照片拍到了那枚硬币。
在上面这个调校板的样本中还包括一片火星陨石,让光谱仪能够辨别火星岩石,这就要提到最后一件东西。
5 - 火星陨石
除了上述陨石切片,火星车上还有一台研究岩石的SuperCam,用激光气化岩石然后和样本分析比较。这个样本也是一枚落在地球上的火星陨石,这枚陨石特异之处在于它之前曾被带到国际太空站上进行研究(上图),所以已经有了太空旅行的体验。
在远古时代因为自然原因飞出火星,漂流来到地球的这枚陨石,当它落在地球上时,古老的裸猿们才刚刚开始驯服火焰。60万年后的今天,人类以科技的力量将其带回到火星的表面,也许这就是星辰大海的浪漫吧。
北京时间2021年2月19日凌晨, 本届火星赛季第三位出发的选手,NASA毅力号探测器(也叫Mars 2020)顺利踏上火星这颗红色星球。八年前将好奇号送上火星的空中吊车黑科技,再次在火星上空上演。
作为好奇号火星车的进阶版,毅力号延续了好奇号的使命,继续寻找火星上可能的水和生命痕迹。
相比好奇号,毅力号不仅升级了很多仪器设备,还携带了一个小型无人机“机智号”。
此外,毅力号还将采集火星的岩石和土壤样品。不过它无法带着样品返回地球,只能先将样品保存起来,留待将来的火星返回任务带回地球。
关于毅力号火星车的详细介绍去年7月发射的时候就写过:
感兴趣的回去补补课,这期就不重复说了。
既然已经着陆成功了,那大家更关心的可能是:这辆价值20多亿美元、凝聚了人类火星探测黑科技的火星车,要送去哪里探测?NASA是怎么做的选择?这么重要的事,估计搁谁都有选择综合征…
火星车的着陆选址,是很讲究的,因为这既关系到火星车一辈子的行驶安全,也直接关系到火星车可能发现什么样的科学信息。为此,NASA不仅广泛征集建议,还花了五年多时间让工程师和科学家们充分调研和掰头。
着陆区首先需要满足工程上的要求,必须优先选择更安全靠谱的着陆点。对火星来说,这个“安全靠谱”通常需要:
1)纬度较低,最好在南北纬30度以内,这样着陆区温度不会太低;
2)地势较低,让探测器在着陆时可以有更久的大气缓冲时间;
3)地形尽量平坦、易于着陆或抵达;
等等等等。
2013年,共有60多个备选着陆区进入海选,粗筛之后,剩下了32个。
对这些备选着陆点,工程师和科学家们针对多项实际工程需求进行打分排序,主要考虑的工程需求有:需要额外影像数据的质量、能否着陆或驶达、是否需要启用两项精确着陆新技术(范围触发技术和相对地形导航技术)等等。
到2014年的第一次选址研讨会结束时,27个备选着陆区被选中。
在基本满足了安全着陆的工程需要之后,科学家们进一步逐一评估每个着陆点的科学意义:尽管火星如今是寒冷而干燥的生命荒漠,但曾经却有过温暖而湿润的环境,可能孕育过生命。如果火星生命真的曾经存在过,那或许会留下点什么,等待着毅力号来探索。
既然想要寻找生命痕迹,当然要去最可能产生和保存生命遗迹的地方嘛。科学家们考虑了这些指标:是否具有有特色的地质环境和地质历史、是否曾具备生命宜居环境、是否具备保存生物标志物的条件和可能性、可采集到样品的天体生物学和岩石学价值如何。
终于,在2015年的第二次选址研讨会上,毅力号的备选着陆区前8名出炉 [6]。
到2017年第三次选址研讨会,科学家们继续按照科学指标排名,把备选着陆区进一步缩小到了3个 [7]。
三个候选点分别是:
它们都可能曾经有过适宜生命存活的环境。
最后一公里总是最困难的,
火星车只有一辆,地方只能去一个,
但到了最后阶段,每个候选点都有着自己独特而难以割舍的优势。
然而决定还是不得不做的。第四次选址研讨会之后,NASA于2018年11月20日公布了这个千挑万选的“风水宝地”——杰泽罗撞击坑 [8]。
杰泽罗撞击坑位于北半球赤道附近(18.42°N,77.67°E),火星从南半球崎岖高地向北半球平坦低地过渡的交界上。
这个坑还位于直径约1500公里的伊西底斯盆地内,2003年,欧空局火星快车号任务携带的着陆器小猎犬2号着陆失败,就埋骨于这个撞击盆地之中。而与杰泽罗撞击坑毗邻的尼利槽沟和大瑟提斯也都曾是毅力号火星车的热门备选着陆区。
除了杰泽罗撞击坑和大瑟提斯东北之外,科学家们还在选址的最后阶段提出过一个位于两者之间的折衷位置,取名也很实诚,就叫中途区(Midway),让火星车从中途区慢慢开往杰泽罗撞击坑。不过这个点最终没有被选中。
那么,杰泽罗撞击坑又有什么脱颖而出的独特优势呢?
这个撞击坑直径约45千米,是火星古老的诺亚纪,也就是约41-37亿年前这段时间里被一颗公里级大小的小天体撞击而成的。
撞击坑形成之后,这里曾一度成为一个古湖泊,在火星温暖湿润的年代,湖水可能至少有250米深 [12],火星上的微生物就有可能在这里生息繁衍过。
这个撞击坑以波黑的“杰泽罗镇”命名,“杰泽罗”这个词在塞尔维亚语中意思就是“湖”。
不过,同为古湖泊遗迹,杰泽罗撞击坑和好奇号着陆的盖尔撞击坑又有所不同。
盖尔撞击坑曾是个封闭的古湖泊,水能进来,但流不出去;而杰泽罗撞击坑则曾是个开放的古湖泊,有入口也有出口。
遥想约35亿年前,液态水从撞击坑边缘流入,切割此处的基底形成了河道,又冲破撞击坑另一侧边缘流出。如今的杰泽罗撞击坑附近,依然至少可以看到两条河道流入坑中,又从另一条河道流出的遗迹。河谷入口处形成的扇形三角洲保留至今,而毅力号火星车就降落在这片三角洲附近。
杰泽罗撞击坑一带还有着富含粘土、橄榄石、碳酸盐等丰富矿物的沉积物,可能是曾经的液态水环境中形成和搬运来的。火星表面强辐射的环境会破坏可能存在过的生命痕迹,但这些三角洲中快速掩埋的沉积物却很有利于生物标志物的保存。
不止流水的改造,火山活动也曾波及到这里。杰泽罗撞击坑底部大部分区域都被火山物质覆盖,坑内发现的高钙辉石和低钙辉石矿物很可能就是火山活动的产物。
再然后,流水退去、火山平息,这里慢慢变得干燥荒芜。随着火星变得“死寂”,之前一直没什么存在感的风掌管了几乎一切。杰泽罗撞击坑底部和诸多火星撞击坑内一样,留下了大量可能至今还在活跃的风成地貌——沙丘和沙波纹。
总结一下呢,杰泽罗撞击坑里简直是一个跨年代、多场景的火星历史博物馆,这里保存着三角洲流水地貌、丰富的矿物沉积物、火山活动产物,以及可能孕育生命和保存生命痕迹的环境…这些都是毅力号火星车梦寐以求的。
行星科学家们在第四次选址研讨会上为毅力号火星车规划了两条行进路线,实际路线会按照具体着陆位置来调整。
着陆之后的毅力号将首先探索这个古老湖泊富含堆积物的河床和三角洲,然后是古湖泊曾经的河岸线,穿过一片片年轻的沙滩和沙波纹,翻越近500米的“高山”,也就是杰泽罗撞击坑的坑缘……这将是毅力号火星车头两年的旅程。
如果毅力号能够和它的前辈们——超长待机的机遇号、好奇号火星车一样争气的话,它将在此后漫长的一生里担任我们人类的“眼睛”和“双手”,领略不同的火星景色,探索丰富多彩的火星地貌,给我们带来更多惊喜和传奇。
而在不远的三个月后,中国的天问一号携带的火星车也将着陆火星,加入这场近距离探索火星表面的征程。
天问一号计划着陆在北半球乌托邦平原一带,不过具体着陆在哪里,还要先等天问一号的环绕器仔细考察一番再做决定。
磨刀不误砍柴工,大家安心等待天问一号的好消息吧~
本文初始提纲由JustinBl共同完成,感谢Jiannan Zhao等小伙伴的审稿和对本文提升所做的帮助~
两年之后又两年,欧空局ExoMars宣布退出2020火星赛季
[1] Perseverance Arrives at Mars: Feb. 18, 2021 (Mission Trailer)
https:// mars.nasa.gov/resources /25473/perseverance-arrives-at-mars-feb-18-2021-mission-trailer/
[2] Mars Helicopter to Fly on NASA’s Next Red Planet Rover Mission
https://www. nasa.gov/press-release/ mars-helicopter-to-fly-on-nasa-s-next-red-planet-rover-mission
[3] NASA plans Mars sample-return rover
https://www. nature.com/news/nasa-pl ans-mars-sample-return-rover-1.15207
[4] https://mepag.jpl.nasa.gov/reports/MEP/Mars_2020_SDT_Report_Final.pdf
[5] Mars2020第一次研讨会
https:// marsnext.jpl.nasa.gov/w orkshops/index.cfm
[6] 2015年8个候选点
https:// mars.nasa.gov/mars2020/ timeline/prelaunch/landing-site-selection/eight-potential-sites/
[7] 2017年3个候选点
https:// mars.nasa.gov/mars2020/ timeline/prelaunch/landing-site-selection/
[8] NASA | NASA Announces Landing Site for Mars 2020 Rover
https://www. nasa.gov/press-release/ nasa-announces-landing-site-for-mars-2020-rover
[9] Tim Goudge报告
https:// marsnext.jpl.nasa.gov/w orkshops/wkshp_2017_02.cfm
[10] Mars2020 Landing Site Working Group 2.0
http:// murray-lab.caltech.edu/ Mars2020/
[11] Weiss, B. P., Russell, C. T., Anderson, B. J., Kirschvink, J. L., Golombek, M. P., Raymond, C. A., & Murphy, N. (2014, March). Mars Compass: a magnetometer for the Mars 2020 rover. In Lunar and Planetary Science Conference (No. 1777, p. 2696).
[12] The Planetary Society | We're going to Jezero!
http://www. planetary.org/blogs/emi ly-lakdawalla/2018/jezero-landing-site-mars-2020-rover.html
[13] Horgan, B. H., Anderson, R. B., Dromart, G., Amador, E. S., & Rice, M. S. (2020). The mineral diversity of Jezero crater: Evidence for possible lacustrine carbonates on Mars. Icarus, 339, 113526.
[14] Mars2020第四次研讨会Jezero撞击坑最终评估报告
https:// marsnext.jpl.nasa.gov/w orkshops/wkshp_2018_10.cfm
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这样的新闻再多来十个。
技术细节不再赘述,谈谈感想。
最近满眼的娱乐圈八卦,从代孕到出轨,从吸毒到离婚,从外遇到外围女横飞,人类社会需要娱乐,需要润滑剂助力,但是润滑过头会滑坡,搞到娱乐至死就不好了。
另一方面在亿万里之外的深空,中国,美国和阿联酋组成的史无前例的火星探测舰队已经纷纷入轨,美国登陆以后中国也要登陆,美欧甚至要做采样返回,他们为人类的未来做着突破性的探索,每一步都在创造历史。
毅力号新闻的后续是很快火星上就飞直升机了。
娱乐八卦新闻的后续基本是某某演员要出新片了。
珍爱生命,远离娱乐圈八卦。
几百年后,三观不正的垃圾娱乐新闻会被人忘记的渣都不剩,火星探测舰队的这次远航却必将被牢牢铭记。
立此存照。
虽然“毅力”号成功登录火星已过去数月,但是将航天器和人类送入太空一直都是推动地球技术不断突破边界,勇创新高的试验场。
要想完成一次长途跋涉的火星探测,有以下几个难点需要解决:
1. 如何为探测器的运作提供充足的电力;
2. 如何应对宇宙和火星极端环境下的辐射危害。
作为NASA/JPL的技术合作伙伴,ADI不断利用创新,与NASA/JPL合作开发能够承受发射时的极高重力、满足严格的质量标准,并能够适应严苛太空环境要求的元器件和系统。带着刚刚提及的两个问题,小A想和大家分享一下ADI是如何解决这些问题,助力NASA/JPL的“毅力”号完成探索太空的又一大里程碑。
利用高性能电源管理支持任务执行
电力是探测器执行仪器、通讯、移动和科学活动的动力之源。对于这项为期11年的探测器任务,可靠的电源和电池寿命至关重要。“毅力”号基于高压电池总线运行,以实现高效率。但是,对于火星探测器99%的电子系统来说,总线直接提供的电压输出又太高了。如果不能有效地对中间电压进行降压,该探测器将浪费大量电能,并且电池也需要更频繁地充电。
作为NASA/JPL的技术支持伙伴,ADI提供了关键的电源管理解决方案。高压、同步、电流模式的控制器作为接口,将中央电池总线的高压电源转换为运行所有探测器组件(IC)所需的较低电压。抗辐射控制器提供高水平的转换效率,同时最大限度地减少电源浪费。功率损耗会产生热量,多余的热量会损害组件。而在火星稀薄的大气层中,消除多余的热量则更有挑战性。
精密抗辐射技术增强辐射耐受性
在地球磁场保护范围之外飞行的航天器会受到太阳辐射的有害影响。辐射会产生随机误差,使处理设备复位,甚至损坏元器件。辐射影响包括:
凌力尔特(LTC)工程师(LTC于2017年被ADI收购)与NASA/JPL合作确定了适合用于太空环境的部件。他们采用各种各样的工艺来减轻或增强辐射耐受性。
“当IC无法正常工作时,他们会联系我们,提出具有挑战性的问题。我们会派员工前往德克萨斯大学城,解决辐射认证过程中的问题”,ADI现场应用工程师John Guy表示。“有一次,我们最初的元件设计师和FAE一起来检查辐射测试过程中是否出现了任何异常行为。”当时,该设计师和FAE与NASA/JPL的工程师一起合作,共同分析问题,进行测试,确定是应用层面的问题还是核心设计问题,并开发出最终的抗辐射产品。
“毅力”号上包含执行火星探测任务所需的关键的63个ADI元器件。ADI市场经理兼应用工程师Kristen Chong表示:“这些部件涉及从RF/μW到运算放大器、从电源管理到数据转换等多个领域。我们将继续与NASA/JPL合作,迎接新的太空计划挑战。”
ADI与NASA/JPL的合作可以追溯到20世纪80年代初,双方一直致力于推动突破技术极限,开发关键元器件、自定义程序和抗辐射技术。无论其功能是什么,或要执行什么任务,每个元器件都要面对最恶劣的环境条件,包括极端重力、振动、温度波动和辐射。
NASA/JPL的“朱诺”号太空探测器于2011年8月5日发射升空,历时近5年,穿越深空中的各种极端环境,于2016年7月4日抵达木星周围的轨道。“朱诺”号探测器的任务是:了解气体巨行星和其他行星是如何形成的。“在太阳系所有的恶劣辐射环境中,木星可能位居第一”,Kristen Chong表示。“木星的磁层在其范艾伦辐射带中捕获了大量辐射,这个量远远大于我们行星周围或太阳系内的其他行星周围的辐射带。”这使得“朱诺”号成为一项极具风险的任务,需要大大提高其电子设备的抗辐射性能。”
ADI的AD590S是一种抗辐射温度传感器,被用于执行“朱诺”号任务。当宇宙飞船从它所环绕的行星的阴影中出来,然后进入到太阳的直射光线中,温度范围时刻都在变化。即使被置于阳光下,宇宙飞船内部面向太阳的一面和背向太阳的一面之间的温差也会很大。这些温度波动会对太空探测器内部的集成电路产生显著但可预测的影响。从温度传感器获取的信息可用于调整和补偿宇宙飞船上的温度变化。
在使用了近20年之后,ADI的AD590仍在继续收集温度数据。作为运行记录的佐证,AD590S被NASA/JPL选中,用来执行2020年度“毅力”号任务。
着眼于未来的质量控制、性能和寿命
40多年来,ADI一直与NASA/JPL合作开发能够承受太空中最恶劣的环境条件的抗辐射技术。这些元器件不仅性能出色,而且在许多情况下超出了所有预期,甚至超过任务要求规定的年限数年甚至数十年。
像NASA/JPL一样,ADI展望未来,渴望处于创新的中心——保持好奇心,学着适应,并且能够打破传统思维。如果说ADI过去50多年的历史教会了我们什么,那就是:未来的新技术突破将推动工业走上新的道路,并以如今我们无法想象的方式塑造我们的世界。我们的愿景是解决最复杂、最有意义、最具影响力的挑战,并保持领先。
“毅力”号火星探测器任务,以及接下来的许多任务都只是宏大计划的一小部分。NASA负责在2024年之前让宇航员重返月球,并且计划在2028年之前建立持续载人计划,为人类探索火星做好准备。ADI决心继续携手NASA/JPL参与这场伟大的探索。
最后,让我们再来看一段由工程师Kristen Chong带来的分享,看看她对“毅力”号火星探测器成功登陆火星的感受,以及我们能从中学到的东西。
没啥可看的。
一回生,二回熟。多去几次就是端着饭碗到邻居家串门。
“你家吃啥哪,这么香?”
北京时间 2021 年 2 月 19 日凌晨 4 点 55 分,毅力号火星车成功着陆火星。由于已经有了火星侦察轨道器、大气专家MAVEN等做信号中继服务和对着陆地点进行详细勘察,且NASA已经对火星有了全方面的了解,可以抵达火星后直接着陆。
一、它的着陆过程“死亡七分钟”发生了什么?
火星表面引力仅为地球的38%,稀薄大气仅为大气平均密度的不足1%,着陆可以像在地球一样使用空气阻力和降落伞结合的方式减速,然而最后的速度依然会很大,必须通过主动的动力制动减速,最终降落到火星表面。根据着陆地区高度和地貌的不同,总的着陆过程时长仅为7-8分钟。
火星距离地球非常遥远,最近时也在5500万千米级别,最远可达4亿千米,这意味着从地球到火星的通信往返时间为6-45分钟,还要考虑二者同时在自转、太阳辐射、空间天气等因素的干扰,直接导致整个登陆过程不可能由地球上人工控制和监测完成,必须依靠着陆系统自主完成。因此,火星着陆过程又被描述为“黑色七分钟”,甚至“死亡七分钟”。