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毅力号火星探测器

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毅力号火星漫游车
Perseverance Landing Skycrane.jpg
从着陆器着陆途中拍摄的毅力号火星漫游车
任务类型探测车
运营方美国国家航空航天局(NASA)
喷射推进实验室
网站mars.jpl.nasa.gov/mars2020/
航天器属性
制造方喷射推进实验室
发射质量火星车: 1,025千克(2,260磅)
尺寸火星车: 3乘2.7乘2.2米(9.8乘8.9乘7.2英尺)[1]
功率110瓦特(0.15匹马力)[2]
任务开始
发射日期2020年7月30日[3]
载具Atlas V 541 [4]
发射场 美国卡纳维拉尔角空军基地 41号航天发射复合体
火星探测车
航天器组件探测车
着陆日期2021年2月18日 20:55 UTC
着陆点耶泽罗撞击坑
 

毅力号(英语:Perseverance)是由美国国家航空航天局下属的喷气推进实验室制造,用于火星2020任务中的火星车。该探测器已于美国东部时间2020年7月30日上午7:50(世界协调时11:50)发射[5],于美国加利福尼亚时间2021年2月18日下午3时55分成功登陆火星,并降落在耶泽罗撞击坑[6][7]。同年3月5日,毅力号在火星上完成首次行驶测试[8]。毅力号的外观与好奇号大致上相同,携带 7 种科学仪器,23 个摄影镜头,两个麦克风。任务计划探测耶泽罗撞击坑附近的火星表面。毅力号还携带了一台名为机智号的无人机,配合毅力号进行科学研究。

设计

好奇号工程团队帮助设计了毅力号,因此两者外观相似[9][10]。不过工程师们重新设计了毅力号的轮子,使其更坚固,避免出现好奇号轮子破损的情形。[11]毅力号的铝制轮子更厚、更耐用,并减小了宽度,增大了直径(52.5 厘米(20.7 英寸)),相比好奇号 50 厘米(20 英寸)的轮子更重。[12][13]铝制轮子上覆盖着用于牵引的夹板和用于提供弹簧支撑的弧形钛辐条。[14]毅力号携带了更大的仪器套件、新的采样和缓存系统以及改装后的轮子,这使得它比前辈好奇号重了 17%(好奇号为 899 千克,而毅力号为 1050 千克)。此外,毅力号还装有一个长 2.1 米(6 英尺 11 英寸)的五关节机械臂,机械臂上配备了取芯钻,该设备可以定位在火星车前方的任何位置以采集岩石样本。

原本作为好奇号备用装置的多任务放射性同位素热电发生器(MMRTG)将会作为驱动毅力号的动力。[15]毅力号的发电机质量为 45 公斤(99 磅),使用 4.8 公斤(10.6 磅)的二氧化钚作为稳定供应的热源,转化产生电能。该发电机能够产生约 110 瓦的电能,预计任务期间将会保持该水平。 此外,毅力号还携带两个锂离子充电电池在闲时储能,用于满足暂时超过 MMRTG 的稳定电力输出水平时的峰值需求。MMRTG 由美国能源部提供给 NASA ,能够提供了 14 年的工作寿命。 与太阳能电池板不同,MMRTG 为工程师提供了极大的灵活性,即使在夜间,沙尘暴期间或者冬季都能够提供稳定的电源,方便工程师们操作毅力号上的科学仪器。[16]

毅力号的计算机使用 BAE RAD750 辐射硬化单板计算机。该计算机包含 128 兆字节的易失性 DRAM,运行频率为 133 兆赫。飞行控制软件能够在一个单独的卡上访问 4 千兆字节的 NAND 非易失性存储器。[17]

作为 “火星2020”计划的一部分,与 “毅力号” 同行的还有名为 “小机灵” 的实验无人机。这是一架质量为 1.8 公斤(4.0 磅)的太阳能无人机,将用于测试飞行稳定性以及提供预期 30 天的毅力号勘察最佳行驶路线规划任务。[18] 除了相机外,它没有携带任何科学仪器。[19][20][21]

仪器

“毅力号”上科学仪器安装位置的示意图。

基于毅力号的任务目标,初期提出了 60 余项仪器用于评估[22][23]。2014 年 7 月 31 日,美国宇航局宣布了毅力号将携带的七项科学仪器。[24][25]

  • X射线岩石化学行星仪(PIXL),这是一台X射线荧光光谱仪,用于确定火星表面物质的细微元素成分。[26][27]
  • 火星地下实验雷达成像仪(RIMFAX),这是一个穿地雷达,用于对不同的地面密度、结构层、埋藏的岩石、陨石进行成像,并探测 10 米(33 英尺)深的地下水冰和咸盐水。RIMFAX 由挪威国防研究机构(FFI)提供。[28][29][30]
  • 火星环境动态分析仪(MEDA),用于测量温度、风速、风向、压力、相对湿度、辐射以及尘埃颗粒大小和形状。它由西班牙天体生物学中心提供。[31]
  • 火星氧气 ISRU 实验仪(MOXIE),用于一项探索性技术研究:尝试从火星大气中的二氧化碳()中产生少量的氧气()。这项技术未来可能扩大规模,用于人类生命支持,或为返回任务制作火箭燃料。[32]
  • 超级相机(SuperCam),这是一套可以从远处对岩石和风化石进行成像、化学成分分析和矿物学分析的仪器。它是好奇号探测器上的 ChemCam 的升级版,配备了两台激光器和四台光谱仪,使它能够远程识别生物特征,评估火星过去的可居住性。洛斯阿拉莫斯国家实验室、法国天体物理学和行星学研究所(IRAP)、法国航天局(CNES)、夏威夷大学和西班牙巴利亚多利德大学合作开发和制造了SuperCam。[33]
  • Mastcam-Z相机,它可以像双筒望远镜一样变焦并创建全景和立体图像,同时还可以确定火星表面的矿物成分和绘制3D地图。
  • 拉曼荧光光谱仪(SHERLOC),这是一种紫外线拉曼光谱仪,利用精细尺度的成像和紫外线(UV)激光来扫描环境中是否有宜居有机化合物。[34][35]

此外,还配备一些额外的摄像头,[36]并首次在火星车上安装了两个[37]麦克风,它们在登陆活动中、驾驶时、采集样品时,都会被使用。[38]

“把你的名字送到火星”

安放在“毅力号”上的名字铭牌

美国国家航空航天局(NASA)发起的“把你的名字送到火星”活动,邀请全世界的人提交他们的名字,用来“乘坐”将来飞往火星的探测器。在毅力号上大约有 10,932,295 人提交了姓名。并通过光刻将名字刻在三个指甲大小的芯片上。其中包括美国国家航空航天局在命名竞赛中进入决赛的155个名字。该板块已于 2020 年 3 月 16 日安装在火星车上。[39]

向医护人员致敬

毅力号是在新型冠状病毒期间发射的,这场 2020 年 3 月爆发的疾病对任务产生了影响,为了表达对在疫情大流行期间提供帮助的医护人员的感激之情,科研人员在毅力号上放置了一块 8 * 13 厘米(5.1 英寸 * 3.1 英寸)的牌子,上面刻有象征医疗的阿斯克勒庇俄斯之杖。项目经理马特·华莱士说,他希望前往火星的下一代能够感激 2020 年的医疗工作者。[40]

毅力号上刻有象征医疗的阿斯克庇俄斯之仗的铝板

着陆

美国火星探测车“毅力号”(Perseverance),于在美东时间2021年2月18日下午3时55分,成功登陆火星,降落在火星杰泽罗陨石坑(Jezero Crater),并传回首张火星照片。[41]

参考文献

 本条目引用的公有领域材料来自美国国家航空航天局的网站或文档。

另见

外部链接