除“勇氣號”和“機遇號”之外：2012年8月，火星上有了一個(ge) 新的探測器。它的六輪驅動，搖臂轉向架懸掛係統和桅杆攝像機，可能與(yu) 它的前輩們(men) 相似，但僅(jin) 相當於(yu) 卡車與(yu) 悍馬的相似之處。我們(men) 說的是一輛核動力、攜帶激光的巨型科學卡車，配有火箭包——25億(yi) 美元的便宜貨(含稅、頭銜、停泊和運費)。

圖解 :這就是美國國家航天航空局(NASA)最新的無所畏懼的火星探測器。“好奇號”的大小和一輛小型越野車差不多，裝備齊全，可以遊覽火星上的蓋爾環形山。參見火星登陸的圖片。

火星科學實驗室，又名“好奇號”，占據了火星探測器陳列室的主要位置，它打破了美國宇航局的“勇氣號”和“機遇號”在2003年創下的記錄，長度是它們(men) 的兩(liang) 倍(約10英尺或3米)，重量是它們(men) 5倍(1982磅或899公斤)。它是越野的，沒有輪轂來鎖定(也沒有人來鎖定他們(men) )。6個(ge) 20英寸(51厘米)的鋁輪可越過接近30英寸(75厘米)高的障礙物，每天可在火星地形上前進660英尺(200米)。

女士們(men) 先生們(men) ，2011年的“好奇號”攜帶的工具比Ronco的倉(cang) 庫還多——從(cong) 收集土壤和岩石粉末樣品的設備，到準備和分類它們(men) 的篩子，再到分析它們(men) 的機載儀(yi) 器。“好奇號”的激光是一種可調諧的光譜儀(yi) ，用於(yu) 識別有機(含碳)化合物並測定關(guan) 鍵元素的同位素比率。最重要的是，它久經考驗的核能係統——長期用於(yu) 衛星、宇宙飛船和搭載在阿波羅任務上的月球設備，保證不會(hui) 讓你在沙塵暴中滯留。

是的，美國宇航局為(wei) 它重新設計了一個(ge) 分體(ti) 模型，將精選的緊湊科學設備壓縮到盡可能小的空間中。但不要依賴我們(men) 的話：問噴氣推進實驗室的飛行係統總工程師羅伯·曼寧(Rob Manning)，他把它稱為(wei) “迄今為(wei) 止我們(men) 製造過的最複雜的東(dong) 西”。

美國宇航局不遺餘(yu) 力地研製了迄今為(wei) 止最雄心勃勃的探測器。與(yu) 之前的火星模型相比，這台機器將利用更大的實驗室儀(yi) 器和傳(chuan) 感器進行更多的機載科學研究。今天下訂單，NASA就會(hui) 把它送到你家門口12英裏(20公裏)以內(nei) 的地方(有一些限製；門必須在2.5億(yi) 英裏(4.02億(yi) 公裏)範圍內(nei) ）。你的探測器將比其他的著陸更精確，所覆蓋的地麵更崎嶇，它將有迄今為(wei) 止最好的機會(hui) 來發現火星上的水流曆史和古代宜居環境的可能性。沒錯，如果《汽車趨勢》(Motor Trend)雜誌有太空車分類的話，“好奇”號無疑會(hui) 獲得“年度漫遊車”。

現在，為(wei) 什麽(me) 不拿上鑰匙去試駕呢？

從(cong) 設計到現實

圖解：這是好奇號著陸的蓋爾隕石坑（Gale Crater)。注意，這個(ge) 藝術概念圖有垂直方向上的誇大，為(wei) 了讓人們(men) 更好地了解該地區的地形。

美國東(dong) 部時間2011年11月26日上午10:02，經過多年的測試、開發和建造容錯，火星科學實驗室(MSL，即“好奇”號)搭乘阿特拉斯5號火箭從(cong) 卡納維拉爾角空軍(jun) 基地發射升空。它於(yu) 美國東(dong) 部時間2012年8月6日淩晨1:32成功登陸火星。

在將好奇號裝上外殼之前，工程師們(men) 對好奇號進行了一係列模擬內(nei) 部故障和外部問題的嚴(yan) 格測試，包括離心機測試、跌落測試、拉力測試、驅動測試、負載測試、壓力測試和短路測試。

與(yu) 此同時，美國宇航局必須決(jue) 定新火星車將探索什麽(me) 地方，如何到達那裏，以及如何讓它安全著陸——說起來容易做起來難。

地球和火星圍繞太陽公轉的速度不同——火星公轉時間為(wei) 686.98個(ge) 地球日，而地球為(wei) 365.26個(ge) 地球日——這意味著它們(men) 的相對距離相差很大。用盡可能少的燃料到達火星意味著當其經過離我們(men) 最近點的時候發射。這不是一個(ge) 小問題:火星離地球最遠的距離(2.493億(yi) 英裏，或4.013億(yi) 公裏)是離地球最近的距離(3460萬(wan) 英裏，或5570萬(wan) 公裏)的7倍多。

就像一個(ge) 四分衛傳(chuan) 球一樣，發射係統的目標不是火星在哪裏，而是當飛船到達時它會(hui) 在哪裏。美國宇航局拋球，在250多天後，“探測器”橄欖球到達了圓形和紅色的接收器，並於(yu) 2012年8月6日(東(dong) 部夏令時)周日著陸。

美國宇航局並沒有從(cong) 地球表麵“拋出”好奇號，而是從(cong) 行星軌道上進行發射。以下為(wei) 做法：當運載火箭從(cong) 卡納維拉爾角到達太空時，它的前錐，或稱整流罩，像一個(ge) 翻蓋一樣打開，隨著火箭的第一級一起脫落，第一級切斷並垂直墜入大西洋。第二階段是半人馬引擎，啟動，將飛船送入停泊軌道。一切就緒後，火箭又啟動了第二次燃燒，將飛船推向火星。

發射後大約44分鍾，好奇號和火箭分離，開始和地球通訊。在繼續前進的過程中，它偶爾會(hui) 按計劃調整航向。

一旦它進入火星大氣層，樂(le) 趣就真正開始了。

蓋爾隕石坑

好奇號開始了探索蓋爾隕石坑的旅程，蓋爾隕石坑位於(yu) 火星南部高地和北部低地之間。蓋爾颶風直徑96英裏(154公裏)，覆蓋麵積相當於(yu) 康涅狄格州（Connecticut ）和羅德島（ Rhode Island）的總和。

無噪音耐心的探測器

圖解：由於(yu) 體(ti) 積龐大，“好奇號”無法進行氣囊輔助著陸。所以火星科學實驗室使用了如圖所示的天空起重機著陸係統，該係統能夠將一個(ge) 更大的火星車送上火星表麵。

火星上有一座3英裏(5公裏)高的沉積山，它比西雅圖的雷尼爾山塔（Mount Rainier towers）還要高。這些地層由礦物和土壤層組成——包括粘土和硫酸鹽，它們(men) 指向了水的曆史——這些地層將提供一份寶貴的火星地質曆史地圖。

過去，水會(hui) 流向並聚集在蓋爾的低地，使它成為(wei) 溪流、池塘和湖泊遺跡可能的儲(chu) 存庫，因此是尋找火星過去宜居性證據的理想場所。

就像沃爾特·惠特曼(Walt Whitman)的“無噪音、耐心的蜘蛛”一樣，“好奇號”很快就會(hui) 被孤立在一個(ge) 海角上，傳(chuan) 回數據，並由它的任務控製員決(jue) 定“如何探索這片空曠廣闊的環境”。然而，它與(yu) 蜘蛛的相似性還有更多，它細長的、有關(guan) 節的腿像蜘蛛一樣延伸到火星表麵。

然而，在我們(men) 闡明這一點之前，讓我們(men) 先來看看第一次到達火星時，在火箭幫助下，飛船的跳躍。

當載有“好奇號”的宇宙飛船在距地麵78英裏(125公裏)的火星大氣層中搖擺時，它通過一係列與(yu) 航天飛機類似的s型曲線來操縱和製動。著陸前的幾分鍾，飛船在離地麵約7英裏(11公裏)的地方彈出了一個(ge) 降落傘(san) ，以減慢900英裏每小時(1448公裏每小時)的下降速度。然後，隔熱板從(cong) 圓錐體(ti) 底部噴射出去，為(wei) “好奇號”創造了一個(ge) 出口。

火星車的上層像龜殼一樣被夾在背後，完全脫離了圓錐體(ti) 。過了一會(hui) 兒(er) ，安裝在火箭輪輞上的製動火箭爆炸了，把火箭和探測器固定在離地66英尺(20米)高的地方;從(cong) 這裏，上麵的舞台就像天空中的仙鶴，將好奇號像蛛絲(si) 上的蜘蛛一樣降下。一旦探測器安全著陸，它的纜繩就被割斷，好奇號就開始了它的旅程。

著陸前不久，火星下降成像儀(yi) 拍攝了著陸區域的高清彩色視頻。這段視頻有助於(yu) 著陸，並為(wei) 研究人員和任務專(zhuan) 家提供了探索區域的鳥瞰圖。另一組儀(yi) 器，火星科學實驗室入口，下降和著陸儀(yi) 器套件，將測量大氣條件和航天器性能。美國宇航局將在規劃和設計未來任務時使用這些數據。

新的著陸係統比以往任何係統都要複雜，但也可以更精確地控製，這使得任務策劃者能夠瞄準蓋爾環形山這一長期目標。對於(yu) 勇氣號和機遇號來說，要在“好奇號”12英裏(20公裏)的目標區域內(nei) 著陸是不可能的，用它們(men) 太空時代的氣泡墊回彈所需的麵積是好奇號的5倍。這一成功開辟了一係列理想的地點，包括以前由於(yu) 地形複雜而禁止進入的陡峭的環形山。

好奇號也將為(wei) 未來的任務奠定基礎，就像以前的火星之旅使新探測器的探險成為(wei) 可能一樣。這類任務可能包括挖掘岩石並將其送地球，或進行更深遠的地表調查，尋找火星微生物生命及其關(guan) 鍵化學成分的證據。

現在我們(men) 已經安全可靠地著陸了，讓我們(men) 看看火星科學實驗室的標準裝備是什麽(me) 。

非標準設備

圖解：看看好奇者裝載的所有儀(yi) 器

無論是準備兩(liang) 周的假期，還是準備在數百萬(wan) 英裏外充滿敵意的沙漠中進行科學考察，基本問題都是一樣的：

帶什麽(me) ，帶什麽(me) …

與(yu) 地麵遊客不同的是，他們(men) 可以跑到街角的商店去換掉一把被遺忘的牙刷，好奇號完全靠自己。沒有維修人員待命，後備箱沒有備件，地球發出的每一個(ge) 信號都需要14分鍾左右（截至2012年8月）才能到達，自力更生就是你的全部。

然而，“好奇號”在火星上並不是去觀光的。它的任務是收集岩石和土壤樣本，並將其放入機載儀(yi) 器進行分析。考慮到這一點，“漫遊者”配備了一個(ge) 7英尺(2.1米)高的攝像杆和一個(ge) 7英尺、3個(ge) 關(guan) 節的機械臂，它的附件比工業(ye) 真空吸塵器還多。該樣品采集/樣品製備和處理係統將收集、除塵、鑽孔、粉末、收集、分類、篩選樣品，並將樣品傳(chuan) 送到各種分析資產(chan)

·小型氣相色譜儀(yi) 和質譜儀(yi) 將分離和分析樣品中的化合物。

·可調諧激光光譜儀(yi) 將尋找有機（含碳）化合物，並確定關(guan) 鍵同位素的比例——這兩(liang) 種同位素都對揭示火星過去的大氣和水環境至關(guan) 重要。

·CheMin，一種X射線衍射和熒光儀(yi) 器，將測量樣品的整體(ti) 成分並檢測其組成礦物。

·位於(yu) 探測車臂上的“火星手鏡頭成像儀(yi) ”將對岩石、土壤以及冰（如果有的話）進行極其近距離的拍攝。這款uber相機可以捕捉到比頭發還細的細節，或者聚焦到臂長以外的物體(ti) 上。

·火星科學實驗室的α粒子x射線光譜儀(yi) 也位於(yu) 臂上，它將計算出火星岩石和土壤中各種元素的相對含量。

好奇號的脖子，或者桅杆，也被裝飾在儀(yi) 器上：

·火星科學實驗室桅杆攝像機（MSLMC）安裝在人眼高度，將幫助探測器在高分辨率立體(ti) 和彩色靜像或高清視頻中導航和記錄周圍環境。攝相機可以查看車臂收集或處理的材料。

·立體(ti) 避險攝像頭位於(yu) 桅杆下方，有助於(yu) 探測器導航。

·另一個(ge) 桅杆式儀(yi) 器Chemcam，將使用激光脈衝(chong) 蒸發30英尺（9米）遠的薄層物質，然後用分光計分析。它的望遠鏡可以捕捉到光束目標區域的圖像。

除了這些樣本分析儀(yi) 器外，探測器還配備了科學儀(yi) 器，可以檢查當地情況，這可能與(yu) 未來的人類任務或了解地球維持生命的能力有關(guan) :

·放射性評估探測器將監測地表輻射水平。

·探測器環境監測站將讀取大氣壓力、溫度、濕度和風力，以及紫外線輻射水平。

·中子的動態反照率儀(yi) 器可以探測到地表以下3英尺（1米）處的氫——一種潛在的冰或水被困在礦物中的指示器。

這是一個(ge) 令人印象深刻的豪華約會(hui) ，但它不會(hui) 給美國宇航局帶來什麽(me) 好處，除非好奇號把它藏在引擎蓋下。讓我們(men) 來看看是這隻小狗有什麽(me) 力量。

運輸空間

“科學的怪物卡車”並不是一輛燃燒氮氣、噴火的滑稽的汽車，不是一輛普通的老式內(nei) 燃機車。它也不炫耀為(wei) 其前身發電的太陽能電池板。不，在這次任務中，美國宇航局使用了核能。

好奇號從(cong) 氧化鈈中獲取能量。當放射性同位素衰變時，它釋放出熱量，探測器利用熱電偶將其轉化為(wei) 電能。這個(ge) 多任務放射性同位素熱電發生器(MMRTG)將保持探測器的電池充滿110瓦的電力。

該係統的功率比太陽能電池要大，而且沒有活動部件需要拆卸，但是這種發電機能比老式的砷化镓電池表現更好嗎?畢竟，勇氣號一直工作到2010年春天，而堅強的機會(hui) 號仍然在轉動它的裏程表，它的裏程表已經達到了每天21英裏(34公裏)，328英尺(100米，大約是一個(ge) 美國足球場的長度)。這些非凡的車輛遠遠超過90天任務期限的部分原因，是免費的、可再生的太陽能。

好吧，現在還不要用核能。放射性同位素係統的14年壽命可能比探測器本身還要長，而且永遠不會(hui) 成為(wei) 火星天氣、灰塵或冬季變化無常的犧牲品。

此外，額外的動力是值得權衡的:“好奇號”將比之前的“好奇號”覆蓋更多的地麵，速度大約是之前的兩(liang) 倍。在火星的一年裏(大約687個(ge) 地球日)，它將在蓋爾隕石坑內(nei) 飛行12英裏(19公裏)，攜帶著比勇氣號或機遇號大10-15倍的科學載荷。電力將一直保持可用，好奇號將使用多餘(yu) 的熱量來保持重要儀(yi) 器的溫度。

幫助好奇號有效利用這種馬力的是美國國家航空航天局（nasa）改進過的老式月球車搖杆轉向架底盤（見側(ce) 欄），這是由連接在六個(ge) 鋁製車輪上的鈦管組成的，這些鋁輪非常薄，可以像橡膠一樣彎曲。所有四個(ge) 角輪都可以旋轉90度，使探測器能夠原地轉動。工程師們(men) 對“好奇號”的懸掛係統進行了一定程度的改進，以適應其作為(wei) 起落架的新角色，並成為(wei) 一輛可穿越更崎嶇地形的重型車輛。

著陸後不久，這輛底盤將把漫遊者帶到它的第一個(ge) 目的地:一個(ge) 外號為(wei) “圍欄”的裸露岩石。美國宇航局將目標鎖定在這塊岩石上，因為(wei) 之前的火星觀測顯示，這塊岩石中含有含水沉積物——在水中形成的礦物質。從(cong) 那裏，“好奇號”將冒險進入峽穀、岩石眾(zhong) 多的山腰和丘陵地帶，這些地方讓人聯想起亞(ya) 利桑那州的塞多納紅岩，它們(men) 也是在水環境中形成的。到那時，它的第一個(ge) 火星年已經過去。

從(cong) 那裏，探測器將深入岩石更多、更崎嶇的地形。探索這一區域將需要幾年時間，但一旦穿過探測器的相機將被視為(wei) 好奇號所走過道路的全景圖。

在此過程中，火星科學實驗室將調查火星上是否存在或曾經存在過微生物生命的條件，以及火星的岩石和土壤中是否保存著微生物生命的線索。

做搖杆轉向架

好奇號的懸掛係統和以前的火星漫遊旅居者，勇氣號和機遇號的懸掛係統一樣。該係統既不使用車軸也不使用彈簧，因為(wei) 每個(ge) 車輪都可以獨立上下移動，所以可以保持穩定。由於(yu) 火星引力和巧妙的地球工程，月球車被動地將所有六個(ge) 輪子保持在地麵上，並不斷承受負載，即使在清除接近30英寸(75厘米)的障礙物時也是如此。這種力量的平衡提供了至關(guan) 重要的牽引力，特別是在柔軟的沙地環境中。柔性懸架還可以“吸收”一些傾(qing) 角，從(cong) 而使月球車更平衡。

參考資料

1.Wikipedia百科全書(shu)

2.天文學名詞

FY:

作者: NICHOLAS GERBIS

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排版：天文誌願文章組-零度星係

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參考資料（備份）

1.WJ百科全書(shu)

2.天文學名詞

3.原文來自：https://science.howstuffworks.com/mars-curiosesity-rover1.htm

本文由天文誌願文章組-翻譯自NICHOLAS GERBIS的作品，如有相關(guan) 內(nei) 容侵權，請於(yu) 三十日以內(nei) 聯係運營者刪除。

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