• 09-192020
  • 揭秘NASA“无尘室”看火星探测车如何寻找外星生 <<返回

      图1:美邦宇航局喷气胀动测验室的作事职员正正在测试火星探测车Mars 2020

      1月13日音信,据外媒报道,美邦宇航局(NASA)全新的火星探测车Mars 2020计算最早于本年8月份发射升空,目前其正正在NASA属员喷气胀动测验室(JPL)实行干系测试。美邦记者日行进入JPL的“无尘室”,亲眼睹到了这款探测器,并睹证了科学家们若何测试它正在火星上寻找35亿年前的性命印迹,进一步为人类探究火星铺平道途。

      JPL的“无尘室”看起来就像《开心糖果屋》(Willy Wonka and the Chocolate Factory)中的电视室:这是个看起来分外原始的房间,内里有穿戴白色连体裤、戴着面具的人们正在各式科技妖术中仓猝穿梭着。NASA新的火星探测车Mars 2020正正在这里实行着各式测试,该机构的方针是正在本年炎天将其安顿到火星上。固然Mars 2020看起来貌不惊人,但它背负着紧要责任,那即是最终确定火星上是否存正在性命。

      正在2019年的末了几天,总部位于加州帕萨迪纳的JPL为记者供给了罕睹的、进入High Bay 1的机遇。High Bay 1是个洞窟状的现场直播无尘室,工程师们永远正在这里修制Mars 2020火星车,以及开辟助助本来现为期七个月火星之旅的低重和巡航编制。无尘室的温度、湿度和操作步伐都受到端庄操纵,最大控制地淘汰了氛围中可精干扰电子开发和火星测验的尘埃、颗粒和生物污染。人们需求“一干二净”本事进入。

      正在进入这个无尘室之前,人们最先要穿上所谓的“兔子套装”,即文雅的白色聚酯连体裤、靴子和兜帽,以及用胶带绑正在袖口上的口罩和乳胶手套,然后穿过气闸,那里猛烈的气流会清扫特地的轻细碎片。

      化妆品、香水、羊毛、边际七零八落的衣服或布料相机背带等都被禁止带入,工夫职员正在进入之前需求用酒精擦拭摄像机和手机。JPL的作事职员还被进一步范围操纵枯燥洗发水(除臭剂),正在进入之前不行淋浴。纵使是无尘室的祯祥物High Bay Bob,制型斑斓的绿色圣诞大旨模特,也需求穿上兔子套装。

      维系火探测车Mars 2020的明净已被列为该职责最特有的离间。因为埋头于天体生物学,JPL采纳了比前任“客居者号”(Sojourner)、“勇气号”(Spirit)、“时机号”(Opportunity)和“好奇号”(Curiosity)等更非常的净化手腕。

      Mars 2020拼装、测试和发射运营司理大卫·格鲁尔(David Gruel)说:“咱们不念去火星,然后正在返回的样本中呈现,‘嘿,内里有我的头发。’所相合于你不行做什么或不行带加入上的礼貌都相当端庄,这是为了庇护这项职责的科学性。”

      Mars 2020是第一个寻找过去微生物性命证据的火星探测器。JPL于2011年动手计划,正在“好奇号”登岸火星前一年动手启动。这个探测器将从也曾被以为适合寓居的区域钻探、剖判和搜集岩石和泥土样本,并将它们放正在密封的无菌管中缓存,供来日的职责操纵,以便正在2026年将它们送回地球实行更周到的查究。这项职责是朝着JPL正在20世纪80年代动手接头的方针迈出的第一步,该方针最终计算将火星样本送回地球。

      JPL主任迈克尔·沃特金斯(Michael Watkins)说:“正在过去的几次职责中,火星探测车试图会意火星是否具有宜居境遇,是否具备性命的基石。咱们依然说服本身,以为火星上确凿曾存正在过性命。当这些样本被送回地球,并正在更繁杂的测验室实行剖判,它们将为很众更遑急的题目供给谜底:性命恐怕正在那里造成吗?性命是正在那里造成的吗?假若不是,为什么?”

      这个耗资25亿美元的项目还将测试应对人类探究长久方针所面对离间的工夫。它们蕴涵改正着陆的仪器,从火星富含二氧化碳的大气中出产氧气,识别地质机合和地下水,绘制气候形式、尘埃和其他境遇条款图。以至尚有一架小型太阳能直升机,将被用来正在火星的低重力和低大气境遇中翱翔。

      NASA将正在本年春天为Mars 2020指定一个正式名称,这将从900众万份公然提交的文献中挑选。火星探测车将正在本年7月/8月从佛罗里达州的卡纳维拉尔角发射,计算于2021年2月8日下降正在火星的Jezero Crater,这是一个陈腐的湖床,恐怕也曾蕴藏着性命。这项职责将起码运转一个火星年(约687个地球日),笼罩长度为20公里。

      固然颗粒污染是个令人望而却步的离间,但回护高度敏锐的电子产物是另一个离间。回到无尘室内,可伸缩的皮带屏蔽使记者与呆板师维系适度隔绝,以提防无意静电放电(ESD)。

      Mars 2020拼装和测试发射操作硬件质地保障部分的刻意人詹姆斯·肖恩·霍华德(James Sean Howard)说:“人体是由云云众的水分构成的,它有导电的才具。走过地毯并触摸门把手的电击电压约为20000伏,只需5伏就可能损坏某些高速电子开发。所以,咱们通过静电放电操纵来低落这种危险。”

      这是通过用氛围电离器笼罩硬件来杀青的,氛围电离器通过将带正电荷和负电荷的离子泵入氛围中来中和静电。无尘室还维系30%以上的湿度秤谌,使氛围更具传导性,所以可能招揽和分派众余的电荷。当工程师查究呆板时,他们将可伸长的腕带邻接到“接地”上,这是一种将电力返回地面以提防火花的电线。兔子套装还包罗轻细的碳填充导电丝的栅格图案,以开释衣服上的静电场。作事实现后,法拉第笼子和ESD针(火星车外部的金属尖刺,可能减轻令人厌恶的静电电荷)将回护其正在火星上的电子开发。

      另一个紧要的失败是仪器和挪动部件的繁杂性,此中很众部件正在着陆后会从月球车上开展。这辆探测车操纵了30众个实行器,或称操纵挪动部件的编制。Mars 2020项目副司理马特·华莱士(Matt Wallace)说:“这些呆板装备、变速箱和带头机都罕睹百个小部件,完全这些部件都必需经历计划、剖判、拼装和测试。它们很难保障绝对牢靠。当然,咱们也没有机遇正在火星上修复它们。”

      图2:正在亚州帕萨迪纳市的NASA喷气胀动测验室,Mars 2020的工程模子正在火星堆场实行驾驶测试,该区域模仿了近似火星的条款

      研商到泥土样品的繁杂性和与样品的接触性,从睡觉和密封泥土样品的高速缓存拼装编制中保存污染物吵嘴常棘手和枢纽的离间。Mars 2020拼装、测试和发射操作火星车车辆集成和测试工程师扎克·奥斯纳默(Zach Ousnamer)说:“火星探测车的前三分之一有个近似瑞士腕外的呆板装备,它从呆板臂上提取样本,并对其实行评估,然后将其密封正在样品管和外壳中,放正在火星皮相。它需求第二套无菌手套本事接触到特定的硬件。”

      Mars 2020首席翱翔编制工程师杰西卡·塞缪尔(Jessica Samuels)填充说,一朝登上火星,“咱们以为正在钻探位置之间会存正在某些方面的交叉污染,但咱们最体贴的是不给地球带来任何污染物”。

      Mars 2020火星探测车正在胀动科学查究的同时,也应用了好奇号的大个别设备和着陆编制。新的探测车比好奇号略大,它大约有3米长(不蕴涵2.7米长的可折叠呆板臂)、2.7米宽,2.1米高,1050公斤重,同样操纵核能、电池和太阳能的组合供给动力。它的六个铝制轮毂具有更安稳的计划和涂层,以避免困扰好奇号的凹痕、孔洞和断裂的踏板。

      Mars 2020的进入、低重和着陆编制将复制好奇号正在其“恐慌7分钟”视频中令人触目惊心的流程。火星探测车将乘坐由顶部外壳和底部隔热罩构成的回护性氛围外壳赶赴火星。一个装有八枚反胀动火箭的圆形低重平台将像喷气背包一律附着正在探测车上,最终会将其降到火星皮相。

      着陆前几分钟,上层外壳上的下降伞将减缓飞船的低重速率,直到不再需求隔热罩并弹出为止。这岁月,低重级段将从顶部外壳分袂,向皮相发射反胀动火箭以减缓低重速率,然后通过系绳将月球车轻轻低落到皮相。然后低重级段将从火星车上分袂,飞走,最终正在其他地方坠毁。

      这一次,几项新的机载工夫将为来日的职责供给更可控的低重机动、精准着陆和数据搜集。飞船还将蕴涵一套摄像头和麦克风,用于第一人称阅览着陆和发作声响。数据传感器将衡量上壳体和底部隔热罩的温度。一个导航编制将通过遵循航天器相关于着陆方针的地方对下降伞开展实行计时来诱导下降。第二个将通过鄙人降流程中记载危殆的地形,将亲密皮相的新图像与预先加载的火星皮相舆图实行较量,来助助着陆。

      正在火星皮相着陆后,Mars 2020上领导的7台仪器将对火星探测车的地方实行地质评估,以查找古代火星性命的迹象,并为最终的人类探究铺平道途。这些仪器将从环球58个提案中挑选出来,蕴涵法邦、西班牙和挪威团队的功绩。

      固然好奇号正正在寻找并确认火星具有援救微观性命样子的适宜境遇条款,但Mars 2020将以生物署名的样子寻找证据,即寻找对过去性命存正在的、科学证明的化学和分子化石。Jezero Crater是35亿众年前湖泊和河道三角洲的所正在地,正在水中造成的岩石恐怕生存了性命化学组成的证据。华莱士说:“咱们正正在寻找火星上数十亿年前的微量化学物质,哪怕只吵嘴常单薄的信号。”

      火星车领导着提取中央样本的钻头和仪器,以剖判和生存43个试管巨细的容器中的样本,这些容器将留正在火星皮相供今后取回。这需求一项孤单的职责,由于着陆编制不行同时运送探测车和升空器械来从火星上拾起样本。

      寻找性命的仪器蕴涵或许实行全景和立体成像和矿物剖判的先辈摄像头编制,用于地下勘测的雷达,以及用于确定矿物和有机化合物的光谱仪。与好奇号分别的是,Mars 2020的摄像头将拍摄彩色图像,以杀青成像光谱剖判,从而确定样品的化学因素。

      科学家们寻找的与其说是微生物的碎片,不如说是残留化学指纹的咸集。一种名为SHERLOC的光谱仪将向皮相映照100的紫外光,以取得其因素的光谱特点。这有助于确定矿物构成、有机分子类型和化学因素,如硝酸盐或氯酸盐的存正在。SHERLOC首席查究员途德·比格尔(Luther Beegle)说:“完全这些加正在沿途就会告诉咱们一个化学故事,那即是那里很有恐怕存正在生物特点,咱们应当把这个样本带回来。”

      Mars 2020将通过测试某些工夫正在火星境遇中的出现来助助来日的机械人和人类实行职责。机载地面形象站将衡量温度、压力、灰尘巨细和样式,以更好地会意火星的大气密度和风。它还将呈现火星大气中的二氧化碳发生氧气的处境,人类的职责将需求这些二氧化碳来呼吸和制制火箭燃料。此次职责还将实验90秒的试飞和航空照相,将一架小型直升机拴正在火星车的腹部。如功,这将是第一架正在另一个星球翱翔的飞机。

      虽然这些工夫让咱们离人类探究火星更近了一步,但更令人兴奋的是,咱们正处正在一个亲密数十年方针的风口浪尖。华莱士说:“咱们生气回复性命是否恐怕正在地球以外的某个地方进化的根底题目。咱们依然到了这个题目的门阶,是岁月走进这扇门了。”(腾讯科技审校/金鹿)

      遵循“标普道琼斯指数”的数据,旧年苹果、微软、Facebook和亚马逊四只股票功绩了轨范普尔500指数涨幅的两成以上。