八解“勇气”登火星

八解“勇气”登火星

http://www.sina.com.cn 2004年01月05日03:20 北京晨报

登陆火星全程回放　　北京时间4日10时14分：“勇气”号，向地球传回简单的音调信号，这些信号让“勇气”号在分离舱被抛离后仍旧能与地球保持通讯。　　北京时间4日12时29分：“勇气”号登陆车开始呼啸着进入火星大气层，此时要以每个小时12000英里的速度急速下降。在6分钟内，“勇气”号将抛弃防热罩，展开气囊，启动制动火箭，丢弃后舱和降落伞。　　着陆前6分钟：“勇气”号进入火星大气层，离火星表面高度120公里。　　着陆前113秒：“勇气”号上的降落伞打开，这时离火星表面高度只有8．6公　里，探测器时速只有47．2公里。　　着陆前93秒：“勇气”号防热罩分离。　　着陆前83秒：“勇气”号着陆器分离。　　着陆前35秒：安装在“勇气”号上的雷达捕获火星地面信息，此时距火星地面2．4公里。　　着陆前30秒：“勇气”号开始捕获地面图像，此时离火星表面不足2公里。　　着陆前8秒：“勇气”号气囊开始充气，此时离火星表面只有284米，同时气袋开始下落。　　着陆前6秒：“勇气”号减速火箭点火，距地面134米，奔向火星。　　着陆前3秒：“勇气”号切断缆绳，距地面10米。　　北京时间4日12时35分：“勇气”号开始着陆火星表面。受气囊和支架保护，“勇气”号反弹到4层楼高，并上下蹦跳多次；弹跳、滚动最远1公里。　　北京时间4日12时45分：“勇气”号在离第一次着陆点大约1公里远的地方最终着陆。　　着陆后66分钟：“勇气”号气囊回收。　　着陆后96分钟到187分钟：着陆器花瓣打开，随后“勇气”号在火星上第一次行走。　　北京时间4日15时45分左右：美国航天局接收到“勇气”号从火星上传回的第一张图。　　晨报记者梁娜整理　　北京时间昨天下午12点35分左右，美国“勇气”号火星探测器成功登陆。就相关问题，本报记者采访了我国的几位专家，请他们揭秘“勇气”号登陆历程—— 　　采访：本报记者梁娜　　专家：中国科学院空间科学与应用研究中心研究员刘振兴院士　　国家计算流体力学实验室主任李椿萱院士　　北京大学化学学院林建华教授　　中国科技馆馆长王渝生先生　　“勇气”号为何还需睡觉　　当“勇气”号在火星上成功着陆后不久，来自美国太空署的情况介绍说，“勇气”号上的探测机器人现在正在睡觉，它醒来以后还要继续工作。难道机器人和人一样需要“睡觉”吗？　　面对这样一个有趣的问题，我国著名空间科学专家、中国科学院空间科学与应用研究中心研究员刘振兴院士解释说：“‘勇气’号上的探测机器人构造极其复杂，估计‘睡觉’的原因主要是为节约用电，因为：第一，机器人的能量供给靠自带电池和太阳能帆板获取的太阳能来实现，‘勇气’号需要在火星上大约工作3个月，这期间的电能供应不能中断，因此节能是必须考虑的，‘睡觉’有可能是为节约自带电池而采取的一种办法。第二，火星上夜晚温度很低，为了维护好仪器设备，机器人系统需要拿出一部分电能用于设备的加温，‘睡觉’有可能就是以关机的方式尽可能节约用电，以备夜晚或特殊情况下的电能供应。” 　　保护气囊为何“葡萄”状　　探测器以27倍于音速的速度进入了火星的大气层，飞船降速打开降落伞，减速火箭启动，随后，着陆器包裹着一层“葡萄”状的气囊，开始在火星的表面弹跳，至此着陆成功。为什么要把保护气囊做成几个球的联合体呢？　　国家计算流体力学实验室主任李椿萱院士介绍说：“首先，这样的设计将里面的探测器全方位包裹起来，无论以何种角度落地都有保护，起到了很好的缓冲作用。其次，多球体设计的好处还在于，着陆器在火星表面滚了几滚以后，就像不倒翁一样，可以灵活调整重心，最大限度地确保探测器的头朝上轮子朝下姿势，为随后的顺利打开创造机会。” 　　气囊为何要充惰性气体　　据专家介绍，“勇气”号着陆器的气囊里充的是惰性气体，为什么要用惰性气体呢？是因为惰性气体比较“乖”，北京大学化学学院的林建华教授解释说：“首先，惰性气体的比重比较轻、状态稳定；其次，由于惰性气体具有良好的稳定性，因此不容易发生化学反应。在着陆器降落火星表面的过程中，经受的超强冲击力是前所未有的，为了确保着陆器的气囊顺利起到保护内部仪器的作用，采用惰性气体是比较保险的，早期的飞艇就是采用该气体充气。” 　　“勇气”号为何有去无回　　截止到目前，还没有一部发送到火星上的探测器返回地球，更谈不上载人去火星的问题。我国著名空间科学专家刘振兴院士指出，和发送相比，返回技术要复杂得多。刘院士说：“从火星上回来的目的有两个：第一，把真实的火星标本带回来；第二，飞行器如果能回来，为载人去火星打下可供参考的基础。但是，目前要实现有去有回还需要时间，火星来回一趟要两年多，这期间宇航员的生活如何解决，估计美国要在2020年后可能考虑载人。” 　　“勇气”号升空前为何要消毒　　保护宇宙间星球的环境是地球人的职责，航天探测器在进入太空时需要“消毒”。空间科学专家指出，做到绝对的杀菌是不太可能的事情，在进入火星大气层的时候，大气层1000多摄氏度的温度可以对进入的飞行器进行消毒，因此关键在于燃料、飞行器内部器件的消毒。专家担心地指出，如果火星上的微生物环境被地球上的某些物质污染，比如地球上的微生物在宇宙中接受了辐射产生变异，那么最终受害的很有可能还是人类自己。　　为何要找“火星液态水” 　　据悉，火星上有一条几千公里深，几千公里长的峡谷，一座高出珠穆朗玛峰三倍的火山，水在两极表面冻结成冰。还有证据表明，火星地表之下存在着更多的冰，但迄今为止没有在火星表面发现一滴液态水。“勇气”号此行的主要目的是对火星水形成的原因进行研究，以期证明科学家关于火星上有水以及生命的设想。找到水对我们究竟有什么意义？中国科技馆馆长王渝生老师介绍说，在火星两极表面发现了结成冰的水，这和在地球两极发现的固态水的结果是一样的，说明研究火星对人类发现生命的起源具有重要意义。同时，如果能在火星地层下面发现水，对研究人类的进化也有启发和帮助。　　工作人员为何要倒时差　　除了艰难而又激动人心的火星登陆之外，接下来的大量科研工作需要科学家们来做。专家风趣地说，很多科学家会在今后的工作日里“打瞌睡”。究其原因，有消息称，因为火星一天的时间比地球一天的时间长40分钟，按照“火星日”作息需要科学家们适应时差。谈继华ＧｒａｃｅＴａｎ－Ｗａｎｇ　，美籍华裔，现任火星探测漫游器项目综合序列部副主任，该部门负责编制和核准向航天器发射的指令和序列。谈女士在接受有关媒体采访时指出，火星车登陆火星后，地面上的工作小组就要按“火星日”工作。火星探测器要在火星上呆90个“火星日”，而每个“火星日”比地球上的一天略长，因此科学家们的操作过程将非常有趣。时差每天都有，也就是说，三个星期后，就要将白天黑夜完全颠倒过来，而再过三个星期，还得再倒回来。　　中国的“勇气”号何时造　　“勇气”和“机遇”号上的一对“孪生兄弟”由600多位专家共同设计研制，两辆火星车总共造价8．2亿美元，也是迄今为止最昂贵的登陆火星探测器。采访中，在被问及“中国需要多少年时间才能制造出技术水平相当的火星漫游机器人”时，我国著名空间科学专家刘振兴院士指出，以目前我国的技术能力，很难达到这样的水平。刘院士说：“这两个‘孪生兄弟’是美国目前最好的火星探测器，其中很多技术也是美国最新的研究成果，包括传输系统、照相器等都是非常先进的。我们的差距不是一点半点，需要在关键性技术上取得重大突破，需要跨越式发展才能赶上。” 　　“勇气”号档案　　美国宇航局专家们说，“勇气”号如能不辱使命，那将标志着人类发射的星际探测器自动化程度提升到了前所未有的水平。　　“勇气”号长1．6米、宽2．3米、高1．5米，重174千克。它有自己的大脑、颈、头、眼睛、手臂，甚至还掌握着与人类地质学家所用工具类似的放大镜和锤子。　　它的“大脑”是一台每秒能执行约2000万条指令的计算机，在火星车身体内部。　　它的“颈”和“头”是火星车上伸出的一个桅杆式结构，距火星车轮子底部高度约为1．4米，上面装有一对可拍摄火星表面彩色照片的全景照相机作为“眼睛”。两台相机高度与人眼高度差不多，有了它们，火星车能像站在火星表面的人一样环视四周。　　当“勇气”号发现值得探测的目标，它会以6个轮子当腿，运动至目标面前，然后伸“手”进行考察。火星车的“手臂”具有与人肩、肘和腕关节类似的结构，能够灵活地伸展、弯曲和转动。上面带有多种工具。　　工具之一是显微镜成像仪，能像地质学家手中的放大镜一样，以几百微米的超近距离对火星岩石纹理进行审视。另外还有穆斯鲍尔分光计和阿尔法粒子Ｘ射线分光计，可以用来进一步分析岩石构成。还有一个相当于地质学家常用的小锤子的工具，能在火星岩石上打出直径45毫米、深约5毫米的洞，为研究岩石内部提供方便。　　“勇气”号依靠餐桌大小的太阳能电池板获得能源，在理想情况下每天最多可在火星上漫步20米，它的观测预计持续90个火星日（相当于地球上的92天）。　　这台火星车科学仪器的负责人、美国康奈尔大学科学家斯奎尔斯认为，“勇气”号将是迄今人类遣往其他行星上第一个可以移动的、自动化的大型实验室。他说：我认为这是人类在火星探测方面向前迈出的一大步。　　据新华社电