勇气号探测器揭秘(组图)

http://www.sina.com.cn 2004年01月05日03:29 重庆晨报

保持联系的秘密武器勇气号探测器揭秘　　携带7类科学探测设备，被称为野外地质学家

　　“勇气”号火星探测器，被科学家们亲切地称为机器人野外“地质学家”。它共携带7类科学探测仪器及设备，其中包括两种摄像机、三种质谱仪、一套岩石研磨工具及三个磁铁阵列等。它能像人一样环顾四周环境，寻找有价值的探测目标，走上前去对岩石等敲敲打打、搜集数据，然后向下一个目标前进。

　　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。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。

　　大脑：高速计算机

　　“勇气”号长1．6米、宽2．3米、高1．5米，重174千克。它的“大脑”是一台每秒能执行约2000万条指令的计算机，不过与人类大脑位置不同，计算机在火星探测器身体内部。

　　眼睛：全景摄像机

　　所谓“颈”和“头”是火星探测器上伸出的一个桅杆式结构，距探测器轮子底部高度约为1．4米，上面装有两台可拍摄火星表面彩色照片的全景摄相机作为“眼睛”。这对“眼睛”可以做360度的水平扫描，摄像机梁可以做180度的上下扫描，以摄取火星表面和天空的全景视图。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。

　　手臂：地质工具“手”

　　当“勇气”号发现值得探测的目标，它会伸“手”进行考察。这个柔性的机械臂有三个关节，可以模仿人的肩、肘和腕关节，并能做350度的转动。机械臂用钛合金制成，其前端安装了各种仪器设备。

　　仪器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。

　　双脚：独立驱动轮

　　“勇气”号以6个轮子当腿，运动至目标面前，由于火星表面多火山坑和石块，因此巡游车的每个车轮都有独立的驱动装置和独立的悬挂系统。从火星到地球的无线电通讯有20分钟的时间延迟，因此巡游车还具有一定的自主能力，以便及时避开障碍，提高行驶速度，扩大活动范围。

　　“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）。本报综合消息

　　图为美国航天航空总署（NASA）专家在讲解“勇气”号登陆火星过程。新华／美联

　　探索火星的方式

　　人类探索火星依靠的是一系列设备的“分工合作”。

　　轨道器：从高处探索火星

　　为了更好的看到火星的全景以便观察火星的表面地形及气候，未来的轨道器需要更好的“眼睛”，它们需要能够拍摄更高清晰度的火星全貌照片，让我们容易确定火星表面哪些是最值得探索的地点。另外，轨道器还需要能够向地球传送更多的图片，同时能够保持与火星表面的着陆器的良好通信。登陆器：到达火星表面

　　着陆火星是相当冒险的，那里有峡谷，火山口和大大小小的陨石坑。要想在火星表面安全着陆，先进的登陆器使用气囊着陆系统，而正在研究的“智能着陆”技术将引导登陆舱精确地在人们感兴趣的地点着陆，并且可以在着陆时发现危险因素如石块，并自动避开。

　　漫游车与气球：探索火星

　　在火星探索计划中，灵活性是关键，因此将用几种不同的方法来探索火星：如漫游车，气球和飞机。它们将研究火星的土壤和岩石以及拍到比轨道器要清晰很多的照片。

　　地下探测器：探索地下世界

　　远古时代，曾经有水奔流在火星表面，火星的北半球甚至可能有过海洋。利用地下探测器探索火星的地下，才能对此真正证实。

　　生命探测器：寻找火星生命

　　对火星地上与地下的探索，寻找生命都是一个巨大的挑战。由于环境的影响，火星生命有可能与地球生命截然不同。生命探测器将可能包括以下技术：可以提供显微镜级的高清晰度图片的技术，用多种波长分析形状与结构以寻找有机物的仪器，能够发现生命化学特征的传感器。据新华社

　　火星———神秘的星球

　　火星按离太阳由近及远的顺序为第四颗行星。肉眼看去是一颗引人注目的火红色的亮星。它缓慢的穿行于众恒星之中，从地球上看火星时而顺行，时而逆行。

　　火星有很多特征与地球相似。它距离太阳22794万千米，约为日地距离的1．5倍；自转轴与轨道平面的夹角为24°，和地球一样有着一年四季的变化；它自转一周比地球多半个多小时，为24小时37分22．6秒。所以火星和地球的昼夜长短基本差不多，但绕太阳公转的周期，火星的一年几乎等于地球的两年。因为火星离太阳较远，公转一周为687日。火星的直径约为地球的一半；体积还不到地球的1／6；质量仅是地球的1／10；火星大气远比地球的稀薄，它的主要成分是二氧化碳，占95％，氮占3％，还有数量极少的氧与水分。

　　火星上的平均温度为－23℃，由于火星大气稀薄而干燥，所以它的昼夜温差很大，远远大于地球上的昼夜温差。火星大气中的水分极少，科学家估计，倘若把火星上的水冰全部融化成水，也只能在火星表面形成一个10米深的大海。据新华社电

　　保持联系的秘密武器大图：接收“勇气”号信号的地面基站。

　　小图：“勇气”号开始向火星奥德赛发送数据。新华／美联“勇气号”跑到遥远的火星上，如何与地球上的科学家保持联系？地面控制人员如何知道它在整个过程中的状态———依靠音调，音调是太空探测器与地面保持联系的秘密武器。

　　火星探测器降落与登陆通讯负责人波利·伊斯布鲁克博士说：“音调是将信息直接送回地球的简单途径，科学家们依靠这些音调就可以知道探测器进入火星大气层后以及登陆火星时的状态。”

　　自火星气候探测器和火星极地登陆器1999年失踪后，工程师们就着手研究新的方式，以便将来发射的探测器在登陆时能加强通讯联系。火星探测小组计划使用音调及其它一些方法来评定探测器在发射前、发射过程中及着陆后的状况。这些音调我们听不到，但可以通过位于美国国家航空航天局太空跟踪网的特殊仪器探测到。

　　依靠音调判断状况

　　工程师们表示，火星探测器使用一种称为小型深太空异频雷达收发器的无线电收发装置，这一装置能发出多达256种不同频率的音调，这么多种不同频率的音调足够说明宇宙飞船可能出现的某种状况了。使用美国喷气推进实验所为火星探测器特别设计的数据分析装置，这些音调根据其频率和接收时间就会显示出不同的彩条。除此之外，探测软件会对不同的音调进行解码，然后把根据不同音调发生的不同状况显示出来。然而，由于在着陆过程中温度和速度的极度特殊状态，即使探测器登陆火星完全按预期计划顺利进行，科学家们也不敢保证特殊装置就一定能够探测到这些音调。

　　如果有音调显示，这就使得管理员可以在登陆的过程中随时掌握探测器的状况。“勇气号”和“机遇号”探测器上都进行了程序设置，每隔10秒就会发射音调信号告知地面工程师其进展状况。

　　宇宙飞船进入火星大气层首先发出的音调表明其在减速，一些重大事情如减速伞展开，热屏蔽抛出和登陆探测器分离完成后，工程师都会收到音调提示。如果探测器认为其子系统运转不正常，也会发出错误音调提示。一旦它成功着陆，每隔30秒就会发送5个音调信号，确保工程师能及时得知它的运行状况。

　　诸多条件干扰联系

　　和任何形式的无线电通讯一样，许多因素诸如宇宙飞船天线运动和大气条件等都会影响无线电接受装置的质量和可靠性，或者使我们无法探测到其行踪。音调也会发生同样的状况，这是因为探测器在降落过程中使我们很难探测到音调。

　　除了音调外，探测器工程师通过等待从火星探测器发射到火星全球探测器宇宙飞船的信息，提高他们接收有关探测器降落到火星上信息的机会。探测器都安装有超频率无线电接收器，当探测器降落在火星表面时，它可以通过超频率无线电接收器与轨道飞行器进行交流。然而，由于两艘航天器之间未知的几何关系，工程师不能保证他们是否接收到数据。在探测器登陆火星的1个小时内，喷气推进实验室就会收到探测器发出的数据。任秋凌


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