最精密移动科学实验室“好奇”号成功登陆火星

美国东部时间6日凌晨，远征5.67亿公里的美国“好奇”号火星车历经8个月飞行，在位于火星盖尔陨坑中心山脉的山脚下成功着陆，开始其探索火星生命痕迹的旅程。

“好奇”号被誉为人类在其他星球登陆的最精密移动科学实验室，是美国太空探索历史上又一“重要里程碑”，在美国航天预算紧缩时期，尤显难能可贵。在确认登陆成功后，负责“好奇”号运行、位于洛杉矶近郊的喷气推进实验室内一片沸腾。美国总统奥巴马就此发表书面声明称，“好奇”号的成功登陆是有史以来最复杂的一次登陆星球任务，同时标志着史无前例的技术上的胜利，也增加了美国人对未来太空探索的信心。专程前往实验室观看“好奇”号着陆的白宫科技政策办公室主任霍尔德伦表示，“这是行星探索的巨大一步”。

登陆火星数分钟后，“好奇”号首次向地球传回火星图像，首帧图像是低分辨率的黑白影像。受光线的影响，照片上显示的是火星车的轮子及其阴影。在随后的一星期内，由其他相机设备拍摄的分辨率更高的图像和彩色图像也将陆续传回地球。

“好奇”号火星车

作为美国火星科学实验室项目的着陆器，美国航天局2008年为其举行征名活动，最终来自堪萨斯州的一名6年级学生提出的“好奇”号被选中。

“好奇”号长约2.8米，重900多千克，长度是2004年在火星着陆的“勇气”号和“机遇”号火星车的两倍，重量是它们的5倍多。它共有6个轮子，每个均拥有独立的驱动马达，两个前轮和两个后轮还配有独立的转向马达。这一系统可以使“好奇”号在火星表面原地360度转圈。“好奇”号轮子直径是“勇气”号和“机遇”号的两倍，足以使其克服75厘米高的障碍物。

“好奇”号的动力由一台多任务放射性同位素热电发生器提供，其本质上是一块核电池。该系统主要包括两个组成部分：一个装填钚－238二氧化物的热源和一组固体热电偶，可以将钚－238产生的热能转化为电力。这一系统设计使用寿命为14年。

据悉，“好奇”号的着陆点位于火星盖尔陨坑中心山脉的山脚下，此前的研究显示，这一地区可能富含水及碳化合物。“好奇”号的总投资达25亿美元，超过最初预算10亿美元。“好奇”号原计划2009年升空，2010年着陆，但研制过程比预计要耗时，其成本也因此被推高。它是迄今为止最昂贵的火星探测项目。

“好奇”号着陆

“恐怖7分钟”

在“好奇”号登陆火星的过程中，最惊险的历程当属进入火星大气层、下降然后着陆。在短短7分钟内，“好奇”号时速将由约2万公里下降至零，由于难度高、风险大，美国航天局称之为“恐怖7分钟”。

“好奇”号进入火星大气层的切入点距着陆点高度约为131公里，切入时速度约为每秒5.9公里。进入火星大气层之前，飞行器隔热罩上安装的小型发动机点火，调整飞行器姿态，将隔热罩正对前方。

切入大气层后，飞行器将通过抛掉两块钨质载荷的方式错开原有重心位置，帮助飞行器与火星大气层发生剧烈摩擦时获得升力。降落伞打开之前，隔热罩再次抛掉一组物质负荷，为降落伞顺利打开做好准备。降落伞在飞船距火星表面约11公里时启动，名为“天空起重机”的助降设备及“好奇”号降速后，逐步与隔热罩、降落伞分离，“天空起重机”上安装的8台反冲推进发动机同时启动，进入有动力的缓慢下降阶段。

着陆时，当反冲推进发动机将“天空起重机”和“好奇”号组合体的速度降至大约每秒0.75米之后，几根缆绳伸出，将“好奇”号从“天空起重机”中吊出，悬挂在下方。此时，“天空起重机”和“好奇”号组合体距火星表面已经很近。随着组合体的进一步下降，缆绳不断被拉长，“好奇”号火星车的轮子和抗震系统在触地时立刻启动，缆绳会被立即自动切断，“天空起重机”随后在距离“好奇”号一定安全距离范围内着陆。

将“好奇”号在7分钟内由时速约两万公里骤降至零并非易事。“好奇”号项目的运营由美国航天局喷气推进实验室负责，该实验室工程师亚当·斯泰尔茨纳认为，“好奇”号着陆“难度系数高于10”。

早期火星登陆器均包裹在气囊内“砸”在火星表面。这种着陆方式对“勇气”号和“机遇”号等个头较小、重量较轻的探测器来说还行得通。不过，“好奇”号重近1吨，是“勇气”号和“机遇”号的5倍多，老方法已不适用。

因此，科学家只能另寻他途。火星大气层比较稀薄，如果没有外力相助，单靠火星大气的摩擦阻力最多只能使“好奇”号时速由约两万公里降至约1600公里。选择可以制动降落的“天空起重机”无疑可以解决降速问题。

对人类发射的着陆器来说，火星历来不是个好去处，事实上，人类发射的半数以上火星探测器均以失败告终。尽管美国有过成功先例，但这并不能为“好奇”号着陆成功“打包票”。即便整个复杂的着陆过程已经过精心设计，火星表面的反常沙尘暴、突然的大风或其他问题都可能使着陆失败。等到2.4亿公里外的科学家接到信号时，“好奇”号要么已经着陆，要么已经功败垂成。

美国航天局前火星项目负责人斯科特·哈伯德表示，“你也许已经做了所有能想到的事情以确保任务成功，但火星仍能给你出难题”。美利坚大学太空政策专家霍华德·麦柯迪说：“这是个巨大的赌博，如果成功，这将是重大技术进步。”（记者 余晓葵）

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美国已发射的火星探测器

1964年11月：“水手3号”升空后和地面失去联系。3个星期后，“水手4号”再度出击，次年7月首次拍到火星特写图片，共向地球发回21张图片。

1969年2月：“水手6号”升空，当年7月成功飞越火星，共发回75张图片。

1969年3月：“水手7号”升空，当年8月成功飞越火星，共发回126张图片。

1971年5月8日：“水手8号”发射失败。

1971年5月31日：“水手9号”升空，当年11月飞抵绕火星轨道，并一直运行至次年10月。

1975年8月：“海盗1号”发射，次年6月飞抵火星，一个月后释放着陆器在火星表面着陆，其轨道探测器一直运行至1980年，着陆器则一直工作到1982年。

1975年9月：“海盗2号”发射，次年8月飞抵火星，释放着陆器登陆火星，着陆器一直工作到1980年，轨道探测器则一直工作到1987年。

1992年9月：“火星观察者”号升空，在次年8月即将进入绕火星轨道时，与地面失去通信联系。

1996年11月：“火星环球观测者”号发射，次年9月飞抵火星并进入绕火星轨道飞行，其电池2006年出现故障，遂与地面失去联系。

1996年12月：“火星探路者”号发射。1997年7月，它携带的着陆器以及“旅居者”号火星车在火星着陆。

1998年12月：“火星气候探测者”号发射，次年9月飞抵火星后与地球失去联系。

1999年1月：“火星极地着陆者”号发射，当年12月在火星南极降落过程中，着陆器以及携带的两个小型探测器与地球失去联系。

2001年4月：“奥德赛”号探测器发射，当年10月抵达绕火星轨道，并一直工作至今。

2003年：“勇气”号和“机遇”号火星车分别于6月和7月发射升空，前者目前已与地面失去联系，后者仍在超期服役。

2005年8月：“火星勘测轨道飞行器”升空，次年3月进入绕火星轨道，目前仍在火星轨道上探测。

2007年8月4日：“凤凰”号火星着陆探测器升空。它于2008年5月25日成功降落在火星北极附近区域，但2010年5月因太阳能电池板受损而终止运行。（雪婷）