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毅力号火星探测器

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毅力号火星漫游车
Perseverance-Selfie-at-Rochette-Horizontal-V2.gif
毅力号火星漫游车(摄于罗切特岩)
任务类型探測車
运营方美国国家航空航天局(NASA)
噴射推進實驗室
网站mars.jpl.nasa.gov/mars2020/
航天器属性
制造方噴射推進實驗室
發射質量火星车: 1,025公斤(2,260磅)
尺寸火星车: 3乘2.7乘2.2米(9.8乘8.9乘7.2英尺)[1]
功率110瓦特(0.15匹馬力)[2]
任務開始
發射日期2020年7月30日[3]
載具Atlas V 541 [4]
發射場 美國卡纳维拉尔角空军基地 41号航天发射复合体
火星探測車
航天器组件探測車
著陸日期2021年2月18日 20:55 UTC
著陸點耶澤羅撞擊坑
 
(暫無) →

毅力号(英語:Perseverance)是由美国国家航空航天局下属的喷气推进实验室制造,用于火星2020任务中的火星车。该探测器已于美国东部时间2020年7月30日上午7:50(世界协调时11:50)发射[5],於美国加利福尼亚时间2021年2月18日下午3时55分成功登陆火星,並降落在耶澤羅撞擊坑[6][7]。同年3月5日,毅力号在火星上完成首次行驶测试[8]。毅力号的外观与好奇号大致上相同,携带 7 种科学仪器,23 个攝影鏡頭,两个麦克风。任务计划探测耶澤羅撞擊坑附近的火星表面。毅力号还携带了一台名为机智号的无人机,配合毅力号进行科学研究。2021年4月20日,毅力号成功将火星大气二氧化碳转化成,這是地球以外的首次造氧[9]。2021年9月6日,毅力號成功取得第一塊火星岩石樣本。[10]

设计[编辑]

好奇号工程团队帮助设计了毅力号,因此两者外观相似[11][12]。不过工程师们重新设计了毅力号的轮子,使其更坚固,避免出现好奇号轮子破损的情形。[13]毅力号的铝制轮子更厚、更耐用,并减小了宽度,增大了直径(52.5 厘米(20.7 英寸)),相比好奇号 50 厘米(20 英寸)的轮子更重。[14][15]铝制轮子上覆盖着用于牵引的夹板和用于提供弹簧支撑的弧形钛辐条。[16]毅力号携带了更大的仪器套件、新的采样和缓存系统以及改装后的轮子,这使得它比前辈好奇号重了 17%(好奇号为 899 千克,而毅力号为 1050 千克)。此外,毅力号还装有一个长 2.1 米(6 英尺 11 英寸)的五关节机械臂,机械臂上配备了取芯钻,该设备可以定位在火星车前方的任何位置以采集岩石样本。

原本作为好奇号备用装置的多任务放射性同位素热电发生器(MMRTG)将会作为驱动毅力号的动力。[17]毅力号的发电机质量为 45 公斤(99 磅),使用 4.8 公斤(10.6 磅)的二氧化钚作为稳定供应的热源,转化产生电能。该发电机能够产生约 110 瓦的电能,预计任务期间将会保持该水平。 此外,毅力号还携带两个锂离子充电电池在闲时储能,用于满足暂时超过 MMRTG 的稳定电力输出水平时的峰值需求。MMRTG 由美国能源部提供给 NASA ,能够提供了 14 年的工作寿命。 与太阳能电池板不同,MMRTG 为工程师提供了极大的灵活性,即使在夜间,沙尘暴期间或者冬季都能够提供稳定的电源,方便工程师们操作毅力号上的科学仪器。[18]

毅力号的计算机使用 BAE RAD750 辐射硬化单板计算机。車載CPU是一顆經過輻射強化的PowerPC,與iMac G3同款處理器[19]。该计算机包含 128 兆字节的易失性 DRAM,运行频率为 133 兆赫。飞行控制软件能够在一个单独的卡上访问 4 千兆字节的 NAND 非易失性存储器。[20]

作为 “火星2020”计划的一部分,与 “毅力号” 同行的还有名为 “小机灵” 的实验无人机。这是一架质量为 1.8 公斤(4.0 磅)的太阳能无人机,将用于测试飞行稳定性以及提供预期 30 天的毅力号勘察最佳行驶路线规划任务。[21] 除了相机外,它没有携带任何科学仪器。[22][23][24]

仪器[编辑]

“毅力号”上科学仪器安装位置的示意图。

基于毅力号的任务目标,初期提出了 60 余项仪器用于评估[25][26]。2014年7月31日,美国宇航局宣布了毅力号将携带的七项科学仪器。[27][28]

  • X射线岩石化学行星仪(PIXL),这是一台X射线荧光光谱仪,用于确定火星表面物质的细微元素成分。[29][30]
  • 火星地下实验雷达成像仪(RIMFAX),这是一个穿地雷达,用于对不同的地面密度、结构层、埋藏的岩石、陨石进行成像,并探测 10 米(33 英尺)深的地下水冰和咸盐水。RIMFAX 由挪威国防研究机构(FFI)提供。[31][32][33]
  • 火星环境动态分析仪(MEDA),用于测量温度、风速、风向、压力、相对湿度、辐射以及尘埃颗粒大小和形状。它由西班牙天体生物学中心提供。[34]
  • 火星氧氣原位資源利用實驗(MOXIE),用于一项探索性技术研究:尝试从火星大气中的二氧化碳()中产生少量的氧气()。这项技术未来可能扩大规模,用于人类生命支持,或为返回任务制作火箭燃料。[35]
  • 超级相机(SuperCam),这是一套可以从远处对岩石和风化石进行成像、化学成分分析和矿物学分析的仪器。它是好奇号探测器上的 ChemCam 的升级版,配备了两台激光器和四台光谱仪,使它能够远程识别生物特征,评估火星过去的可居住性。洛斯阿拉莫斯国家实验室、法国天体物理学和行星学研究所(IRAP)、法国航天局(CNES)、夏威夷大学和西班牙巴利亚多利德大学合作开发和制造了SuperCam。[36]
  • Mastcam-Z相机,它可以像双筒望远镜一样变焦并创建全景和立体图像,同时还可以确定火星表面的矿物成分和绘制3D地图。
  • 拉曼荧光光谱仪(SHERLOC),这是一种紫外线拉曼光谱仪,利用精细尺度的成像和紫外线(UV)激光来扫描环境中是否有宜居有机化合物。[37][38]

此外,还配备一些额外的摄像头,[39]并首次在火星车上安装了两个[40]麦克风,它们在登陆活动中、驾驶时、采集样品时,都会被使用。[41]

任務[编辑]

着陆[编辑]

美國火星探測車「毅力號」(Perseverance),於在美東時間2021年2月18日下午3時55分,成功登陸火星,降落在火星傑澤羅隕石坑(Jezero Crater),並傳回首張火星照片。[42]

毅力號降落火星期間,由空中起重機及探測車拍攝的視頻
著陸點和著陸時航天器的殘骸

時間表[编辑]

著陸和初始測試階段[编辑]

於2021年2月抵達火星後,毅力號首先測試儀器與系統是否正常,並部署機智號進行技術展示。

  • 2021年2月18日:成功著陸於傑澤羅撞擊坑[43]
  • 2021年3月4日:首次試行駛[44]
  • 2021年3月5日NASA將著陸場命名為奧克塔維婭·埃·巴特勒著陸場[45]
  • 2021年3月7日:首次傳回SuperCam觀測資料[46],並首次錄下行駛聲音[47]
  • 2021年3月21日:解開機智號防護罩[48]
  • 2021年3月30日:釋放機智號至地面[49]
  • 2021年4月3日:機智號部署完成[50]
  • 2021年4月6日:公布首份MEDA(火星環境動力學分析儀)數據[51],並首次與機智號自拍[52]
  • 2021年4月20日MOXIE(火星氧氣原位資源利用實驗)成功利用二氧化碳製成5.37公克的氧氣[53]
  • 2021年5月11日:機械手臂開始進行科學研究[54]

首次科學運動[编辑]

毅力號首次科學運動路線圖(黃線表示第一階段到賽塔地區的路線,藍線則表示第二階段)[55]

首次科學運動的目標是探索撞擊坑底部的地表粗糙斷裂地區賽塔地區,分析岩石並收集樣本,用於火星樣本取回任務機智號則會跟著毅力號一起探索,進行操作展示,並觀察毅力號無法到達的沙丘地區。

  • 2021年6月1日:開始首次科學運動[55]
  • 2021年7月1日:自動駕駛系統升級[56]
  • 2021年7月7日:封裝首個見證管[57]
  • 2021年7月20日:機械手臂完全測試完畢[58]
  • 2021年8月5日-8月6日:於 Roubion 的首次嘗試採樣失敗,原因是樣本太過脆弱,導致其粉碎為灰塵,無法成功封存,但也成功存取火星大氣,為首個存取的大氣樣本[59]
  • 2021年9月1日:對羅切特岩(Rochette Rock)採樣成功,為首個採樣成功的火星岩石樣本[60]
  • 2021年9月8日:成功對羅切特岩採取第二個樣本[61]
  • 2021年9月15:抵達南賽塔[62]
  • 2021年10月2日-10月16日:首次遇到地火太陽會和[63]
  • 2021年11月15日-11月24日:於南賽塔地區的Brac露頭採取毅力號的第三與第四個樣本[64][65]
  • 2021年12月18日:於南賽塔地區的Issole岩石採取毅力號的第五個樣本[66]
  • 2021年12月29日:於Issole採取樣本,但因為鵝卵石阻礙處存系統而放棄處存,傾倒樣本至地表[67][68]
  • 2022年1月31日:再度對Issole採樣成功,為第六個岩石樣本[69]
  • 2022年2月2日:離開南賽塔,返回奧克塔維婭·埃·巴特勒著陸場[70]
  • 2022年2月14日:創下火星車單日最長行駛距離(319.79公尺)[71]
  • 2022年3月7日:於Sid岩石採取毅力號的第七個岩石樣本

样本采集[编辑]

截至目前為止 (2022年5月) 毅力號採集的樣本
噴氣推進實驗室的毅力火星探測器任務辦公室的計數板上展示了展示樣本管(當時已封裝6個樣本管).
羅切特岩−毅力號首次採樣成功的岩石 (2021年9月1日)

為了完成火星樣本取回任務,毅力號的將會收集和儲存一套岩石和土壤樣品,這些樣品在未來十年內會有後續任務將其取回。

目前在在毅力號攜帶的43個樣品管中,已經封裝8個土壤樣品、1個大氣樣品和1個見證管,而43個樣品管中有5個見證管,會裝入毅力號探索區域周圍的環境中的氣體與微粒,作為樣本的對照組。[72] 樣本列表:

No. 採樣日期 採樣火星日 樣本名稱 採樣岩石名稱 地點 樣本長度(公分) 岩石種類
見證管1[57]
2021年7月7號
N/A
N/A
N/A
北賽塔
N/A
見證管
大氣樣本1[59]
2021年8月6號
Sol 164
N/A
Roubion
多邊形谷(Polygon Valley)
N/A
大氣
岩石樣本1[60]
2021年9月1號
Sol 190
Montdenier
羅切特岩(Rochette) 阿圖比嶺(Artuby Ridge)
5.98
火成岩
岩石樣本2[61]
2021年9月8號
Sol 196
Montagnac
6.14
岩石樣本3[73]
2021年11月15號
Sol 262
Salette
Brac 南賽塔(South Séítah)
6.28
岩石樣本4[73]
2021年11月24號
Sol 271
Coulettes
3.3
岩石樣本5[73]
2021年12月18號
Sol 295
Robine
Issole
6.08
岩石樣本6[67][69]
2022年12月29號(失敗)
Sol 306
N/A
N/A
2022年1月31號(成功)
Sol 337
Malay
3.07
岩石樣本7[73]
2022年3月7號
Sol 371
Ha'ahóni(Hahonih)
Sid 奧克塔維婭·埃·巴特勒著陸場
Ch'ał 露頭
6.5
岩石樣本8
2022年3月13號
Sol 377
Atsá (Atsah)
6
樣本照片集(首次科學活動-1)
大氣樣本1
Montdenier
Montagnac
Salette
Coulettes
樣本照片集(首次科學活動-2)
Robine
Malay
Hahonih
Atsah

活動[编辑]

命名[编辑]

20名命名火星車大賽的決賽選手站在舞台上,面帶微笑,手裡拿著寫著“NASA 的毅力號火星車”的布條。在他們面前舞台上的是一輛迷你火星車。
NASA的科學任務理事會副局長Thomas Zurbuchen 於 2020 年 3 月 5 日宣布火星車命名為「毅力號」

NASA科學任務理事會副局長Thomas Zurbuchen在全國K-12學生“命名火星車”競賽的28,000多份提案中選擇了“毅力”這個名字。此名稱由來自維吉尼亞州的七年級學生亞歷山大.馬瑟(Alexander Mather)提出。除了為火星車命名的榮譽之外,馬瑟和他的家人還被邀請到NASA的甘迺迪太空中心觀看火星車從卡納維拉爾角太空軍基地發射[74]

馬瑟在他的得獎感言中說:

好奇心、洞察力、精神、機會。若仔細思考,我們會發現這些火星探測器的名字都是我們人類擁有的本質。我們總是充滿好奇心,並尋找機會。我們有探索月球、火星和其他地方的精神和洞察力。但是,如果火星車要擁有我們的特質,我們忘了最重要的事情:毅力。作為人類,我們進化為可以適應任何嚴酷情況的生物。我們是探索者,而在去火星的路上會遇到很多挫折,然而,我們可以堅持不懈。我們不只是作為一個國家,而是作為人類,將會永不放棄,憑著毅力堅持到未來。[74]

“把你的名字送到火星”[编辑]

安放在“毅力号”上的名字铭牌

美国国家航空航天局(NASA)发起的“把你的名字送到火星页面存档备份,存于互联网档案馆)”活动,邀请全世界的人提交他们的名字,用来“乘坐”将来飞往火星的探测器。在毅力号上大约有 10,932,295 人提交了姓名。并通过光刻将名字刻在三个指甲大小的芯片上。其中包括美国国家航空航天局在命名竞赛中進入决赛的155個名字。该板块已于 2020 年 3 月 16 日安装在火星车上。[75]

向医护人员致敬[编辑]

毅力号是在新型冠状病毒期间发射的,这场 2020 年 3 月爆发的疾病对任务产生了影响,为了表达对在疫情大流行期间提供帮助的医护人员的感激之情,科研人员在毅力号上放置了一块 8 * 13 厘米(5.1 英寸 * 3.1 英寸)的牌子,上面刻有象征医疗的阿斯克勒庇俄斯之杖。项目经理马特·华莱士说,他希望前往火星的下一代能够感激 2020 年的医疗工作者。[76]

毅力号上刻有象征医疗的阿斯克庇俄斯之仗的铝板

圖片[编辑]

毅力號著陸地點360°全景圖
机智号從空中拍攝的耶澤羅撞擊坑,圖的左側為毅力號

探測車圖片[编辑]

毅力號的自拍照
萊特兄弟機場(2021年4月)
羅切特岩(2021年9月)
阿克戎槽溝阿西達里亞平原亞拔山亞馬遜平原阿拉伯高地阿卡迪亞平原阿爾及爾平原克律塞平原塞東尼亞區代达利亚高原埃律西昂山埃律西昂平原蓋爾撞擊坑希臘平原赫斯珀利亞高原霍頓撞擊坑伊卡利亞高原伊希地平原耶澤羅撞擊坑羅蒙諾索夫撞擊坑李奧撞擊坑米蘭科維奇撞擊坑涅瑞達山脈尼羅瑟提斯桌山群諾亞高地奧林帕斯山南極高原普罗敦尼勒斯桌山群太陽高原敘利亞高原坦塔罗斯槽沟群滕比高地塞壬高地塔尔西斯山群乌托邦平原水手號谷北方大平原火星地图
此为可互动图片该火星地形图为可互动图片,标注了火星表面各着陆器与火星车的位置,鼠标移至图片不同位置可查看相应信息,点击将跳转至相应条目。海拔以不同颜色呈现:白色和棕色表示最高海拔(+12至+8公里);其次是粉色和红色(+8至+3公里);黄色为0公里;绿色和蓝色为较低海拔(低至-8公里)。轴线为经纬度;极地地区有标注。
  活跃探测车   不活跃   活跃着陆器   不活跃  未来
小猎犬2号
好奇号
深空2号
罗莎琳德·富兰克林号
洞察号火星探测器
火星2020
火星2号
火星3号
火星6号
火星极地着陆者号
机遇号火星漫游车
绿谷 (火星)
斯基亚帕雷利EDM登陆器
旅居者号
勇气号火星探测器
海盗号
海盗2号

参考文献[编辑]

 本条目引用的公有领域材料来自美国国家航空航天局的网站或文档。

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另见[编辑]

外部链接[编辑]