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美國『鳳凰』號火星著陸探測器預計將於25日降落在火星北極附近。
如果成功著陸,『鳳凰』號將取樣分析火星地表下的冰層,得出的數據將用於判斷火星上是否出現過液態水和有機化合物,這是生命存在的必要條件。
隨著『鳳凰』號著陸火星時間日漸臨近,美國國家航空和航天局(美國宇航局)公布了關於這次星際探測的更多細節。
鑿冰取樣采集火星表層下的冰並加以分析是『鳳凰』號此行的首要任務,也是其有別於其他火星探測使命的不同之處。
為此,這個由三支腳支橕的火星著陸探測器裝備特殊,有著一條長2.35米的機械挖掘臂。這只由鋁、鈦等金屬材料制成的機器臂膀可以彎曲,末端配有可用於掘土的反鏟,能夠挖掘61厘米深的壕溝。
降落之後幾個火星日內,重約350公斤的『鳳凰』號將開始挖掘工作,伸展機器手臂采取火星上的土壤樣本。因為與地球轉速不同,一個火星日比地球上的一天長近40分鍾。
科學家認為,火星北極地帶有大量冰層,存在於地表2到30厘米之下。一旦表層土壤清除乾淨、露出埋藏其下的冰層,『鳳凰』號將正式開始鑿冰取樣。為此,『鳳凰』號的機器手臂末端配有電鑽,能夠鑿碎堅硬的冰層。
『鳳凰』號探測任務的負責人之一雷·阿維德松形容說:『那兒將成為一個建築工地……(冰層)堅硬的如同人行道。』
『迷你烤箱』成功取樣之後,『鳳凰』號將就地分析火星冰樣。『鳳凰』號上的科學實驗室即為此配備,其中類似迷你烤箱的裝置是分析冰樣的主要設備。
通過安裝在『鳳凰』號機器手臂上的照相機,科學家將選擇用於進一步分析的樣品。經一個漏斗篩選,這些樣品將被分送至8個一次性使用的微型烤箱,每個烤箱長1.27厘米,直徑0.32厘米。烤箱將緩慢加熱冰樣至982攝氏度,隨之生成的水蒸氣將由一個分光計加以分析,測量其中特定分子的體積和構成。
出發前,『鳳凰』號經過全面消毒殺菌,以確保其采集的樣品不被地球微生物污染。
『鳳凰』號上的其他儀器還將分析火星土壤、冰層中的礦物質,並繪制土壤中個體顆粒的結構。『鳳凰』號還將探測,在歷史上出現更溫暖、潮濕的氣候條件時,火星現有的地下冰層是否融化過。如果『鳳凰』號發現沈積的鹽或砂,則可作為液態水曾經在火星上流過的證據。
美國亞利桑那大學的行星地理學學者彼得·史密斯是這次火星探測項目的負責人之一。他說:『我們真地想弄清楚,(火星上的)冰是否曾經融化過,因為液態水是可居住環境的必要條件。』
路透社報道因此認為,『鳳凰』號這次降落火星,擔負任務將揭開人類探索火星的新篇章。
不過,尋找火星上是否存在過生命痕跡並非『鳳凰』號此行任務。『搞清楚"誰在那兒住"的任務還是留給今後的火星探測使命吧,』史密斯說。
『恐怖7分鍾』在火星上開展工作之前,『鳳凰』號首先得經歷『恐怖7分鍾』,即從進入火星大氣層到最後著陸的過程。
『鳳凰』號預計將於格林尼治時間25日晚11時30分(北京時間26日清晨7點30分)之後開始降落。在距離火星地表125公裡的高空,『鳳凰』號將以1.9萬公裡的時速進入稀薄的火星大氣層。
之後的7分鍾內,『鳳凰』號將利用與火星大氣層的摩擦並打開降落傘減速,最後將減至時速8公裡每小時,實現『軟著陸』。
史密斯形容這個過程為『恐怖7分鍾』。『盡力屏住呼吸7分鍾,』他說,『有大把時間讓人感到非常緊張』。
自人類探索火星以來,一半以上的探索任務因為探測器著陸失敗而告終。與2004年成功著陸的『勇氣』號和『機遇』號兩架火星車不同,『鳳凰』號這次著陸火星不會使用氣囊減速。
美國宇航局噴氣推進實驗室項目主管巴裡·戈爾德施泰因解釋,用氣囊減速的方法不適用於『鳳凰』號這類重量偏高的火星探測器。若以此法著陸,『鳳凰』號需要使用更大、更重的氣囊,勢必減少用於其他探測儀器的有效載重。
如果一切正常,美國宇航局將在格林尼治時間25日晚上11時53分(北京時間26日早7時53分)收到『鳳凰』號從火星地面傳回的信號。以光速傳播的無線電波需要15分鍾將信號從火星傳至地球。
如果一切順利,『鳳凰』號將在著陸2個小時後向地球傳回第一張圖片,圖像可能是其太陽能電池板。
目標『北極』火星北極附近區域是『鳳凰』號的著陸目標,選擇此地有獨到用心。
『鳳凰』號的著陸點在火星北極平原瓦斯蒂塔斯-伯勒裡斯上,在火星上的位置相當於地球上的加拿大北部。
史密斯解釋,選擇此地作為『鳳凰』號著陸目的地,因為這是最有可能保存火星地質歷史的地帶。
在地球上,科學家研究氣候變化歷史的首選是兩極地帶,從那裡取得的冰芯封存著地球氣候變化的數據。同樣的道理也適用於火星。
『我們一路北上,』史密斯說:『在那裡,生命歷史以最純淨的形式保存,諸如有機分子、細菌細胞微生物等等。』
『我們猜想,在火星上或許也是如此,』他說。『極地是個大儲藏室,就好像你用廚房裡的冰箱儲存食物一樣,行星把有機物質和生命的歷史保存在冰層中。』
火星北極地帶的平坦地勢也成為降落目的地的選擇的原因之一。阿維德松說,『這是整個火星岩石最少的地區之一』,能增加『鳳凰』號著陸的安全系數。
漫長旅程『鳳凰』號於去年夏天從美國佛羅裡達州發射昇空,著陸火星之前穿越了漫長旅程。
降落火星之前,『鳳凰』號已經旅行了6.79億公裡。抵達火星之後,它將呆在原地不動。
降落火星的最初幾天裡,『鳳凰』號不會立即采取冰樣,而將花些時間檢測所攜帶設備是否可用,也會伸展機器手臂挖一、兩掊土。
在第10個火星日,『鳳凰』號將正式開始鑿冰取樣。接下來的3個月裡,『鳳凰』號將持續采取冰樣,預計每天鑿冰兩個半小時。
與在火星表面執行任務已經4年的『勇氣』號和『機遇』號火星車相比,『鳳凰』號的任務時間較短,只有3個月。
科學家認為,在3個月任務結束後,『鳳凰』號仍有可能繼續存活一個月,直到火星上的秋天來臨。但由於太陽能電池板供電不足,『鳳凰』號不可能活過火星上的冬天。
『當太陽低垂之時,它的腳將被乾燥的冰層覆蓋,』阿維德松說。(袁原)
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