美国国家航空航天局刚刚发射了前往火星的新型坚韧不拔的火星车

周四上午，美国国家航空航天局(NASA)发射了新的火星漫游车“毅力”(Persistence)，开始为期六个月的火星之旅。这辆汽车大小的月球车是乘坐联合发射联盟阿特拉斯V号火箭从佛罗里达州肯尼迪航天中心起飞进入太空的。这是今年夏天第三次也是最后一次离开地球的火星任务；7月初，中国和阿联酋也发射了他们的第一批火星探险者。

毅力本质上是一辆追捕外星人的自动驾驶汽车。它的主要任务是寻找隐藏在火星土壤中的可能的古代生命迹象，并将它们包装起来，以便在本十年晚些时候通过另一次机器人任务将它们送回地球。这是美国国家航空航天局的第五辆火星漫游车，但它也将是该机构的多项第一。毅力号将在火星上安装第一个麦克风，捕捉火星车降落到地表的声音；它将是第一辆用变焦相机拍照的月球车；它将搭载一架超轻型直升机，注定将成为第一架外星飞机；它将是第一辆由美国钚提供动力的月球车；它将携带第一件太空服样本，用于在另一个星球进行测试；它将是第一辆收集火星泥土返回样本的月球车。

但在那之前，它必须到达那里。现在“毅力”已经安全地在太空中飞行了6个月，它将被一个看起来像不明飞行物的白色空壳包裹着，在空隙中飞驰而过。(这实际上是一次相当短的旅行；火星和地球每26个月才有一次如此近距离。)。飞机外壳是由洛克希德·马丁公司建造的，该公司还建造了太空舱，这些太空舱安全地将NASA的所有机器人带到了这颗红色星球的表面。洛克希德·马丁公司火星2020项目经理尼尔·提斯(Neil Tice)说：“我们从20世纪70年代就开始制造航空炮弹，现在已经做得相当不错了。”

这种经验将在明年2月毅力抵达火星时发挥作用，在那里它将面临迄今最大的挑战：执行精确着陆。火星车的下降顺序在NASA工程师中被称为“恐怖的7分钟”，因为这就是火星车通过大气层下降所需的时间。在这一过程中，一些复杂的动作必须完全正确，这样这项耗资27亿美元的任务才不会化为泡影。

毅力将以每小时超过1万英里的速度进入稀薄的火星大气层，这意味着当它切开空气时，它将经历近4000华氏度的温度。蒂斯谈到着陆器的保护结构时说：“隔热罩在撞击大气层时确实首当其冲。”但是如果它按照它应该的那样工作，在它的保护壳里，月球车和它的敏感设备将永远不会经历比沙漠里炎热的夏日更热的温度。这是因为烧蚀隔热罩在其层被烧毁时会散热。

撞击大气层也会给隔热罩带来巨大的压力；它将经历相当于坐在大型喷气式飞机上的压力。为了防止它开裂，洛克希德公司的工程师们用2.5英寸的蜂窝铝加固了隔热罩，这种铝足够坚硬，足以承受压力。盾牌产生的大气阻力起到了刹车的作用，会将毅力降低到每小时几百英里。一旦飞船到达地面上方约7英里(地球上一架客机的巡航高度)，它将使用小型炸药来展开降落伞。不久之后，火星车将丢弃其隔热罩。那就是事情开始变得真正狂野的时候。

当隔热罩通过航天器时，月球车将从降落伞上脱离，并经历几秒钟的自由落体，距离地面约一英里。它安装在所谓的空中起重机上，这是一种火箭动力的气垫船，将引导月球车软着陆。这台空中起重机配备了八个小型发动机，当漫游车上升约半英里时，它们就会开始点火，以迅速将下降速度减缓到每小时几英里。

Aerojet Rocketdyne公司的推进专家弗雷德·威尔逊(Fred Wilson)表示：“这些特殊的发动机实际上是上世纪70年代初为维京登陆器开发的原始发动机的衍生品，但我们已经进行了非常重大的升级。”Aerojet Rocketdyne公司为毅力着陆系统制造了推进系统。例如，新的火箭发动机能够在很大的范围内节流推力：它们可以产生8到800磅的推力来保持空中起重机的飞行。威尔逊说：“据我所知，这是开发和飞行过的发动机中节流范围最大的。”

在下降过程中，月球车将使用一套摄像头将图像提供给在专用计算机上运行的机器视觉算法。这些算法告诉火星车它在红色星球上方的什么位置，如果它偏离了航线，他们可以把它转移到不同的着陆位置。指向降落伞的摄像头和一个捕捉音频的麦克风也将记录下7分钟的降落伞飞行过程。这意味着，有史以来第一次，地球人最终将从火星车的角度看到火星着陆序列。(当然，它不会是实时的；信号从火星到达地球需要20分钟，而毅力号的计算机将专注于更重要的事情，比如不被摧毁。)。

当起重机离开地面约25英尺时，它的复古火箭将使它和月球车保持在一个位置徘徊。然后，空中起重机将解开连接它与毅力的绳索，并逐渐将重达2000磅的月球车降至水面。一旦火星车的轮子落在陆地上，炸药就会割断绳索，空中起重机就会飞到离火星车几百英尺远的地方，然后紧急降落。

“坚持不懈”号将降落在零度陨石坑，行星科学家认为该陨石坑可能曾经是一个古老的火星河流三角洲。如果在这颗红色星球上曾经有过生命，那么这个陨石坑就是他们期望能找到证据的地方。火星车将在这颗红色星球上度过最初的几个月，与NASA喷气推进实验室的任务控制中心进行通信，以确保其所有系统都能正常工作。它应该准备好在3月或4月的某个时候开始其主要任务。

但在寻找火星微生物的迹象之前，“毅力”号将不得不放下自己的乘客：一架名为“独创号”的自动直升机。这是一架商用无人机大小的小型旋翼机，安装在月球车的腹部，有望成为第一架在另一个星球飞行的飞机。这架直升机只需要一个月的时间进行最多五次短途试飞，但他们将为NASA的工程师提供宝贵的数据，这些数据将指导未来火星任务中更大的飞机的设计。

一旦毅力抛弃了独创性，它将在接下来的一年里在火星表面漫游，收集看起来可能包含指示古代生命存在的生物签名的样本。但不要指望坚持不懈能发现任何火星化石；它是在寻找微妙的生物特征，这些特征体现在岩石的形状和红土中最微弱的分子痕迹上。与2012年着陆的好奇号月球车一样，毅力号也有一个摄像支架和一个长长的机械臂，上面装有一系列仪器，帮助它追踪这些难以捉摸的生命迹象。

“毅力月球车或多或少是好奇号月球车的克隆，”开发毅力号机械臂的Motiv公司总裁兼首席执行官克里斯·塞耶(Chris Thayer)说。但是，尽管两辆月球车共享许多相同的系统，但毅力号的所有机器人和仪器都要先进得多。“对于我们的机械臂，我们在不改变机械臂的大小或重量的情况下，将有效载荷能力提高了50%，位置精度提高了一个数量级，”塞耶说。

毅力号将使用几种不同的激光来轰击火星岩石，并研究它们的化学成分。如果它发现了一些有希望的东西-比如倾向于与生物过程相关的分子-它将使用取芯钻头收集样本，并将其临时存储在月球车内。“坚韧不拔”号将只收集大约30个样本，并将它们分配到火星表面的几个不同位置进行长期储存。(这样，如果任务过程中出现问题，仍有可能在另一个时间检索样本。)。本十年晚些时候--美国国家航空航天局(NASA)尚未宣布何时--另一项机器人任务将降落到地表，拾取这些样本，并将它们送回地球。

如果火星上曾经有过生命，这些样本可能很好地证明了这一点。这将是一个不朽的发现，它将从根本上改变我们对生命的理解--一切都从今天开始。

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