好奇号火星探测器是美国第七个火星着陆探测器,第四台火星车,也是世界上第一辆采用核动力驱动的火星车,其使命是探寻火星上的生命元素。项目总投资26亿美元,是截至2012年最昂贵的火星探测项目。

好奇号火星探测器的研发背景

自20世纪初期开始,人们凭着望远镜中看到的火星影像和头脑中的想象,认为火星上可能存在生命,乃至火星人。但当最早的着陆探测器,美国宇航局发射的海盗1号和2号在1976年触及火星表面的时候,人们大失所望,来自海盗2号的照片显示了一个寒冷、贫瘠、干燥、显然死掉了的行星。然而,也是在同一时期,科学家在地球海洋底部的深海热泉里发现了极端微生物的存在,这证明生命可以适应各种环境。

火星探测器是一种用来探测火星的人造卫星。1962年,前苏联发射的‘火星1号’探测器是人类向火星发射的第一个火星探测器,美国发射了水手4号探测器,并成功飞到距离火星1万公里处拍摄了21幅照片。自20世纪60年代以来,美国发射十余次火星探测器,仅6次实现火星着陆 。

好奇号火星探测器的项目进展

1996年,美国宇航局发射了火星全球勘探者号探测器。这开启了新的探索火星的时期,一系列的轨道器和着陆器被送往火星。探测的结果让科学家了解到,火星其实蕴藏着活力。

2004年登陆火星的勇气号和机遇号火星车已经发现,火星在过去曾经是温暖和湿润的,甚至可能存在过海洋。但是后来它的环境发生了巨大的转变。自那时起,美国宇航局火星探测任务的科学目标就围绕考察火星是否曾经支持生命存在而进行,好奇号火星车亦进一步推进美国宇航局“跟着水走”的战略。

2008年11月18日,一项面向全美五岁至十八岁学生的为火星车命名的比赛开始。

2009年03月23日至29日,普通公众有机会为九个进入决赛的名字进行投票,为火星车的最终名称作为参考。

2009年05月27日,NASA宣布六年级的华裔女生马天琪所起的“好奇”这个名称最终赢得了胜利。

2011年11月26日,“好奇”号火星车于从佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地41号发射台发射升空。美国航天局电视台画面显示,“好奇”号的升空时间为美国东部时间10时02分00秒211毫秒(北京时间23时2分)。2011年11月26日23时2分,好奇号火星探测器发射成功,顺利进入飞往火星的轨道。

2012年8月6日成功降落在火星表面,展开为期两年的火星探测任务。

2012年9月27日,美国宇航局“好奇”号火星探测器在探索火星地貌时,遇到一块外形奇特金字塔形状的岩石。美国宇航局以去世的一名员工杰克·马蒂耶维奇命名这块岩石。这块金字塔形“杰克·马蒂耶维奇”(Jake Matijevic)岩石将首次测试好奇号最先进的分析仪器。漫游车将首次利用α粒子X-射线光谱仪(APXS)检测该岩石的组成成分。

漫游车将于同一个火星日再次启程,它已经连续形成了138英尺(42米)的距离,是当前(2012年9月27日)最长的旅程。7周前,好奇号着陆火星,开始了长达两年的火星任务,将利用10项仪器评估在盖尔环形山精心挑选的研究地区,后者提供的环境条件被认为适合微生物生命存在。

2012年8月6日凌晨1时30分(北京时间6日13时30分),新型火星探测器“好奇”号计划着陆火星表面。 作为一个星际间太空飞行器,“好奇”号的能量来自钚[3],大小只有一辆小型机动车大小它已经从地球出发,旅行了八个半月了。“好奇”号携带的计算机会控制着陆过程,放慢速度,小心登陆火星表面。因为火星和地球之间存在时间差,地球上的科学家将在火星车着陆14分钟后才得到反馈。不过,美国宇航局官员表示,此后,还得需要几个小时甚至几天的时间才能确认着陆成功与否。

美国“好奇”号火星探测车2012年8月19日首次使用高能激光枪击打火星岩石,以期分析火星岩石矿物成分。

好奇号火星漫游车利用机械臂末端的钻头钻取了火星表面一块基岩的样品,这是首次通过钻探获取火星岩石样本。NASA称这是好奇号自2011年八月抵达火星以来所取得的最大的具有里程碑意义的成就。着陆后,地面控制人员将指示好奇号利用携带的科学设备分析样品,分析其矿物和化学成分,以确定火星上是否有水,是否有或曾经有适合生命存在的环境。

好奇号火星探测器的探测成果

日偏食

好奇号火星车拍到的日偏食2012年9月,好奇号火星车拍摄了大量火星日偏食的照片。地球上的日食由月球在太阳和地球之间穿过形成,火星上的日食则由火星的两颗卫星所致。照片中,太阳被火卫一遮住,好像被“咬”了一口。

古河床

2012年9月27日,美国宇航局的科学家称,他们在“好奇号”传回的火星照片上发现,在盖尔陨石坑( Gale Crater)北部边缘和夏普山(Mount Sharp)之间有许多已经聚合成砾岩的碎石,这些碎石应该是非常湍急的河水流过时带到这里的。根据这些碎石的大小和形状,科学家估算出这条古老火星河流的流速为大约0.9米/秒,深度大概相当于人的脚踝到臀部之间的高度。一些碎石已经被磨得十分圆滑,证明它们是经过了漫长的旅程到达这里的。

不明碎片

2012年10月7日,在首次收集火星土壤样本时,好奇号火星车发现地面上存在一个尺寸很小的不明物体,好似银片或者其他某种物品的碎片。10月8日,由于发现地面上的一个明亮物体——可能是从“好奇”号上脱落的碎片——项目组决定不使用机械臂。“好奇”号拍摄了这个物体的照片,以帮助项目组进行鉴别并评估可能对样本收集带来的影响。

证明有水

2013年9月,美国航天局“好奇”号火星车发现,火星表面土壤按重量算约2%是水分,这意味着每立方英尺(不到0.03立方米)的火星土壤能够获得约1升的水。美国伦斯勒理工学院和美国航天局等机构研究人员2013年9月26日在《科学》杂志上报告说,他们利用“好奇”号携带的样本分析仪,将其登陆火星后获得的第一铲细粒土壤加热到835摄氏度的高温,结果分解出水、二氧化碳以及含硫化合物等物质,其中水的质量约占2%。论文第一作者、伦斯勒理工学院的劳里·莱欣说,“现在知道火星上应该有丰富的、可轻易获得的水”,这是“最令人激动的结果之一”。今后如果有人登上火星,只需在火星表面铲起土壤,然后稍稍加热,就可获得水。

神秘亮光

2014年4月,好奇”号探测器从火星上发回的最新照片中出现一抹神秘的亮光,引发外界热议。有人说,亮光看起来很像人造光,不排除这个红色星球上“存在智能生命的可能”。

从照片上看,这是一个很诡异的白色“亮点”。由于在周围暗灰色的背景中显得很突兀,因此有猜测称,这很可能暗示火星上存在地下智能生命形式。

不过,也有分析认为,更大的可能是照片成像过程中出现了小问题,以前有很多类似的“火星生命论”都被证实是错误的。

曾有湖泊

据埃菲社2014年12月8日报道,美国“好奇号”火星探测器最新采集到的数据揭示了火星盖尔陨坑中心位置的夏普山的形成之谜:夏普山极有可能是数百万年前大型河床的沉积物累积、风化形成的,而这对证明火星上曾存在湖泊的假设给出了有力支持。

“好奇号”探测器在夏普山采集到的信息表明,火星曾在较长的时间里存在过比较温暖的气候,平均温度高于零摄氏度,这给湖泊等水循环系统的出现提供了环境。在这段时间内,盖尔陨石坑可能多次变成湖泊又多次蒸发干涸,湖泊中的沉淀物经历不断的风化,层层交替累积形成了夏普山。

美国加州理工学院教授帕萨迪指出,“‘好奇号’继续在夏普山150米处低岩层进行采集研究,所取得的数据都在支持这一假设——夏普山是由湖泊沉积物沉淀风化形成的。希望2015年‘好奇号’能获得更多的数据来最终证实这一假设。”

发现有机物

北京时间12月18日消息 ,综合英国《每日邮报》以及美国太空网的有关报道,在过去的几个月里,科学家们已经获得确凿的证据证明火星上曾经存在水。但还有另外一个更大的问题:那里是否存在过,或者至今仍然存在着生命?

科学家们可能即将能够对这个问题给出同样确凿的回答,因为美国宇航局的好奇号火星车近期取得了一些关键性的发现。

好奇号上的一台设备探测到空气重甲烷含量的异常升高,科学家们认为甲烷的形成可能与细菌类生命体的活动有关——如果被证实,那么这将是我们首次探测到另一颗星球上的生命迹象。

好奇号火星车科学组成员,美国密歇根大学的苏希·阿特莱亚(Sushil Atreya)表示:“这种现象,即甲烷浓度出现暂时性上升,随后很快再次下降——告诉我们这里存在一个本地来源。有很多种可能性,可能是生物成因的,也可能是非生物成因的,比如水和岩石之间的相互作用。”

纳米布沙丘

2016年1月4日,NASA公布火星探测器“好奇号”(Curiosity)传回的360度“纳米布沙丘”(Namib Dune)照。这也是好奇号自2012年8月登陆火星以来,人类首度近距离目睹火星风采。

这些照片拍摄日期是2015年12月18日,透过Mastcam彩色相机

拍摄到高解析度的火星图像。纳米布沙丘是位于“夏普山”(Mount Sharp)西北方的巴格诺沙丘群(Bagnold Dunes)中的沙丘之一,纳米布沙丘位于夏普山底部,过去被科学家誉为“黑暗地区”,但透过高解析度图像让科学家得以了解火星上发生的情况,也成功对沙丘进行第一次近距离调查。

好奇号距离纳米布沙丘底部大约7米远,以仰角28度拍摄,纳米布沙丘高度约5米,可以清楚看到沙粒从迎风面的顶端滑落后所形成的特殊纹理,也可以看出在火星风和小型山崩的影响下,这些沙丘波纹随着时间发生改变。在地球这种情况大多发生在背风坡,因此NASA的科学家们判断这些照片应该是位于纳米布沙丘的背风侧。

生命存在证据

2018年6月7日,美国航天局研究人员说,“好奇”号火星车在火星岩石和大气中发现新证据,说明这颗红色行星可能曾经存在生命,甚至可能仍存在生命。

岩石层密度

2019年1月31日,美国研究人员在分析美国“好奇”号火星车采集的最新数据后发现,火星上盖尔陨坑的岩石层疏松多孔,密度比原本预计的低。新发现及相关测量技术有助人类进一步了解这颗神秘的红色星球。研究团队成员、亚利桑那州立大学的加布里埃尔介绍说,按照化学和矿物学仪器确定的岩石矿物组成估计,盖尔陨坑组成材质的密度约为每立方米2810千克,而他们借助新方法测算出的密度要低得多,只有每立方米1680千克。研究人员表示,火星岩石层密度较低可能是其多孔结构所致,新发现不仅有助人类进一步了解火星岩石层,所采用的密度测量方法还为人类提供了一种新的技术手段。

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