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猎兔犬如何失联再现身

发布时间:2020-07-13 10:20:50 阅读: 来源:成型模厂家

英国“猎兔犬”2号着陆器示意图。

1月16日,英国航天局发布声明称,通过美国“火星勘测轨道器”拍摄的高分辨率图像,在火星表面发现了11年前失踪的英国“猎兔犬”2号火星着陆器。

最新图像显示,“猎兔犬”2号降落在预定着陆区,它的引导伞仍连着着陆器,主降落伞散落在附近,太阳能电池板没有完全展开。这表明,欧洲首个火星着陆器“猎兔犬”2号已成功降落火星。

当年曾经悲喜交加

2003年6月2日,欧洲“火星快车”探测器由俄罗斯联盟-FG火箭发射升空。它由欧洲“火星快车”轨道器和英国“猎兔犬”2号着陆器组成,其中前者的设计寿命为2年,后者的设计寿命为2个月。

“猎兔犬”2号着陆器的任务是:绘制火星地图,利用一部功能强大的雷达对火星表面进行探测,寻找火星上有水存在的证据等。它重45千克,外形像一个蛤蜊,功能如一只小鼹鼠。这个着陆器不仅能探测地表,甚至能钻探到地表1米深处,分析土壤年龄、水及矿物含量,分辨出180种盐分、矿物质、水和有机物质。

此外,该着陆器还可记录火星大气温度、气压和风速等有关数据,探测其中是否含有甲烷这一生命新陈代谢所必不可少的排泄物。它也能搜索火星上的碳同位素和水分子,甚至打算尝试测算火星岩石的年龄。

其首席科学家皮林格教授称:“只要有生命在火星上吸收能量,它们就一定会排放出废气……就算那些生物远在1000千米之外,但只要它们释放出甲烷或其他气体到大气层,‘猎兔犬’2号就会知道得一清二楚。”

“火星快车”轨道器—“猎兔犬”2号着陆器这一组合体在接近火星时,即2003年12月19日分道扬镳。其中欧洲“火星快车”轨道器于2003年12月25日圣诞节进入环火星轨道,然后开始探测工作,并超期服役至今,它已获得了大量火星信息,成为欧洲的骄傲;而英国“猎兔犬”2号着陆器在与欧洲“火星快车”轨道器分离后就失去了联系,一直没有音讯,使英国乃至欧洲航天界百思不得其解。这一得一失,也让欧洲航天局喜忧参半。

没闯过“恐怖6分钟”

火星历来是一个危险的目的地。50多年来,世界各国先后向火星发射了40多个各类探测器,但约有一半的火星探测器都以失败告终,所以火星被称为“探测器的坟场”或“死亡星球”。其中在火星着陆最为危险,这一过程虽然只有6分钟,但被称之为“恐怖6分钟”。

火星探测器要想在火星着陆,首先要在接近火星时切入火星轨道。其技术难点是要选择适当的切入高度。如果探测器离火星过远制动,它无法被火星引力捕获,从而会掠过火星;如果切入点离火星太近,则可能坠毁于火星大气层。当然,制动速度的大小和长短也会影响探测器准确进入预定的火星轨道。进入火星轨道的难度,相当于从巴黎打一个高尔夫球,正好落到了日本东京的某个球洞里。另外,火星上的一块石头或者一阵狂风都有可能破坏掉原有的计划。所以,在火星上的着陆技术十分复杂,每个环节都不能有闪失,否则功亏一篑。

“猎兔犬”2号设计的着陆过程基本是这样的:

它在距火星表面120千米高处时,以19000千米/小时的速度(相当于音速的16倍,子弹速度的8倍)冲入火星大气层;

4分钟以后,依靠与火星大气的剧烈摩擦,探测器的速度减为1600千米/小时,这时探测器的舱外温度达1400℃,但采用烧蚀材料等技术可使舱内温度保持在20℃;

在离火星表面8.6千米时,探测器打开降落伞,使探测器的速度降为321千米/小时;

离火星表面1千米时,探测器打开3个气囊充气,进行茧式包装;

离火星表面10米时,切断探测器与降落伞之间的系绳,被气囊包裹的探测器自由落到火星表面;

着地后要连着弹跳几十次,最后停稳,此后气囊放气,探测器打开。

但“猎兔犬”2号着陆器没有闯过这“恐怖6分钟”。

各种猜测莫衷一是

此后,英国航天中心为搜寻“猎兔犬”2号成立了代号为“老虎”的专家小组。该小组分析了着陆器的预定着陆区、进入火星大气层时的天气状况、与“火星快车”分离的过程及其独自向火星行进的过程,认为“猎兔犬”2号似乎缺乏一点运气,因为在“猎兔犬”2号着陆几日前,火星上出现了一次严重的尘暴,结果导致大气浓度降低。科学家认为,“猎兔犬”2号很可能因此无法借助足够的大气摩擦力,使着陆时的速度降低到一定程度,结果未能及时打开降落伞,从而坠毁在火星表面上。

当时还有人认为,“猎兔犬”2号也许根本没上去火星,而是被弹出了大气层,进入了环日轨道。也有人认为,它可能在降落过程中被大气燃烧殆尽,抑或是达到了火星表面,但却撞到了超硬的物体,使“猎兔犬”2号气囊破裂、仪器未正常工作、防热板破损和天线受损等。这些都可能是造成失去联系的原因。

在释放“猎兔犬”2号时,欧洲“火星快车”拍下它分离时的最后一张照片,之后一切成谜。

今日终于真相大白

其实早在2014年3月,英国科学家就曾表示,“猎兔犬”2号可能已经找到,因为他们从“火星快车”轨道器拍到的“猎兔犬”2号着陆地点的照片中发现了几个白色的亮点,这显然是着陆气囊打开后展现的几个叶片。但当时还没有定论,而且,也有科学家怀疑,那几个白点很可能是拍照失误造成的。

2015年1月16日,英国航天局和欧洲航天局突然宣布,失踪10余年的“猎兔犬”2号已经被美国航空航天局的“火星勘测轨道器”找到了。美国“火星勘测轨道器”拍摄的图像显示,该探测器成功在火星表面着陆,但是处于半展开状态,所以导致其无法与地球取得联系。只有其全部的4个太阳能电池板完全打开,“猎兔犬”2号着陆器才能够展开天线,进而与地球进行联络。

如果“火星勘测轨道器”拍摄的确实是“猎兔犬”2号,就意味着其按计划完成了复杂的进入、下降及着陆程序,其中包括用降落伞和气囊减速着陆等。对于推测为什么“猎兔犬”2号在最初着陆并弹跳约500米后未能成功打开太阳能电池板,“猎兔犬”2号项目主管希姆斯认为,可能纯粹是坏运气,着陆后的大力反弹可能使着陆器的结构变形,或是降落伞或气囊没能与着陆器充分分离,阻碍了着陆器展开。

英国航天局在一份声明中说,由于只展开部分探测器,所以不可能重新与“猎兔犬”2号取得联系或从中检索数据,因为它的天线在太阳能电池板下面。(士元)

延伸阅读

寻找“猎兔犬”为什么花了11年?

目前,共有5个探测器在火星轨道工作,为什么花了11年多才发现“猎兔犬”2号着陆器呢?这主要是因为在长60千米、宽10千米的着陆区,想要定位一个仅两米宽的探测器实在是非常困难,这几乎达到了所有火星轨道器拍照设备有效分辨率的极限,故此十多年来没有发现它的踪迹。只有“火星勘测轨道器”上分辨率为25厘米的相机才可能找到它。

着陆区内有大量像该着陆器一样大小的岩石,所以寻找“猎兔犬”2号的工作如同大海捞针。最后,所拍物体之所以被认定是“猎兔犬”2号着陆器,还因为其距离目标着陆中心的距离只有5千米。同时其具有适当的形状、大小、颜色及反射率并且几乎没有影子。专家强调:“这并不是一堆岩石或沙丘,这完全是一个来自火星以外的物体。”

欧洲航天局说,尽管目前还不十分肯定“猎兔犬”2号出故障的原因,但能得知它已成功着陆,这就为欧洲下一阶段火星探测计划注入新动力。欧洲计划在2016年发射“火星示踪气体”轨道器以及“进入、降落和着陆”演示器,并在2018年发射“火星生物学”漫游车。

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