美国史密斯研究所教授解密好奇号着陆点选择

2011-11-24 09:07 来源: 科学时报
收藏到BLOG

漫游者在火星上留下的痕迹

  11月25日,美国宇航局探测车计划火星科学实验室(MSL)好奇号将从肯尼迪航天中心出发,为美国下一个十年的火星探测项目拉开序幕。

  日前,记者对好奇号着陆点选择联合主席、美国史密斯研究所地球行星研究中心教授John Grant进行专访,揭开了好奇号着陆点选择的秘密。

“盖尔”胜出

  今年7月,美国宇航局发言人宣布,好奇号探测器将降落在火星表面一个名叫“盖尔”的陨石坑中。

  经过5年的认真挑选,顶尖科学家、工程师以及管理人员,还有行星科学共同体首选“盖尔”作为好奇号的着陆点。

  “盖尔”陨石坑位于火星赤道以南,位于一个海拔5000米的高地附近,形成于大约3.5亿至3.8亿年前,面积相当于美国康涅狄格州和罗得岛州之和。

  John Grant介绍,这个陨石坑由层状岩石构成,前期的信息告诉我们,层状岩石中含有黏土和硫酸。而这些物质和地貌的形成都与水有关。

  早在2006年,美国宇航局就成立了一个专门的委员会,120多位科学家加入了着陆点选择工作中。他们计划用3年时间来挑选一个既安全又有丰硕科学回报的着陆地点。

  起初,专家们提出了35个可供选择的着陆地点。“当时我们每个人每天都要看厚厚的一叠资料。”John Grant说,“同时,也要没完没了地参加研讨会。”

  2008年,从激烈的竞争中,埃伯斯瓦尔德环形山与盖尔陨环形山、霍尔登环形山及马沃斯山谷等四个备选地点入选“终极四强赛”。从美国宇航局的火星轨道勘测器上搜集到的数据中,研究者了解到上述四个地点中都含有页硅酸盐。这说明,这里古代曾有水存在。重要的是,这四个地点的安全性都得到了工程师的首肯。

  最后,又经过层层筛选,“盖尔”这座神秘的“土堆”胜出了。

这是一个谨慎的决定

  “这绝不是一个草率的决定。”John Grant说,“我们谨慎地评估了每一个可能的地点。”

  火星一直是美国太空探测的重点目标之一。1965年,水手4号探测器飞越火星,从距离火星1万公里处拍摄了21幅照片。1972年,美国发射了水手9号,这也是火星的第一颗人造卫星,环绕火星轨道进行长期考察。迄今,仍有许多火星卫星在运行。

  这些卫星成功地发回了大量的图片和数据。“比如,火星人造卫星像环绕地球的天气卫星。通过卫星,我们对信息进行评估。”John Grant解释。

  如何确保火星车的安全着陆,是着陆点选择的重要考虑因素。而John Grant称,局部地理条件是安全性的首要条件。

  “有几个方面需要注意,首先,表面必须由较小的石块覆盖,石块太大会摔坏火星车,而太小则会激起很大的灰尘。其次,着陆点也不能在险峻的斜坡上,会让火星车失去平衡。另外,地面还要足以坚固好支撑起火星车,不然它会陷进去。”他指出,所有这些条件必须同时满足才能保证一次安全的着陆。

  《科学》杂志曾撰文称,在最早的火星探测计划中,科学家们在选择着陆地点时基本靠运气。而在之前的着陆点选择上,用美国宇航局着陆地点指导委员会副主席马休·戈龙贝克的话来说这就像“盲人给盲人领路”。

  John Grant谈到,从前,很多时候科学家对可能撞坏着陆器底部的岩石数量和大小的估计,以及对可能使着陆器侧翻坡度的估计,都有相当大的错误。

  “因此,随着我们掌握的信息越来越多,我们谨慎地选择了好奇号的着陆点。” John Grant说。

“恰好”又是陨石坑

  如果关注过几年前“勇气号”和“机遇号”在陨石坑的着陆,我们会有一个疑问:火星探测器都必须在陨石坑中着陆吗?

  “绝不是这样的。”John Grant解释道,“好奇号只是‘恰好’再一次选择在陨石坑着陆。”

  的确如此,尽管都选择了陨石坑,但勇气号着陆点在“古谢夫”陨石坑,直径约有150公里,而机遇号着陆的“鹰”陨石坑直径则只有22米。“差异巨大的尺寸告诉我们陨石坑只是巧合。”

  除了局部地理条件,科学目标则是决定着陆点又一重要因素。

  尽管拥有几乎完美的局部地理条件,勇气号着陆的古谢夫陨石坑却让人大跌眼镜。勇气号带着寻找水的使命到达火星,但是古谢夫就像是一个由熔岩撞击粉碎而形成的“玄武岩监狱”,从来就没有水的存在。

  John Grant表示,好奇号的目标是寻找并评估火星是否具备潜在的适宜人类居住的条件,而勇气号和机遇号则是为了帮助我们理解水在形成火星表面结构中发挥的作用。

  “同时,好奇号火星车要重得多,并且有一套完全不同的着陆系统。与先前的勇气号和机遇号所不同的是,好奇号火星车着陆系统没有安装安全气囊,因此对着陆点火星表面的要求更加苛刻了。”John Grant介绍。