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NASA“机遇号”在火星的又一个严酷冬季!

 博科园 2020-02-15

【博科园-科学科普】

机遇号的印象图,这是美国宇航局火星探索计划的一部分。图片版权:NASA/JPL-Caltech

当“机遇号”探测器于2004年1月25日登陆火星时,它的使命仅仅是要持续约90个地球日。但是,这个小火星车的运行时间超过了所有的预期(就像这篇文章的写作一样),共计13年231天,总共行驶了大约50公里(28英里)。基本上机遇号继续保持移动,收集科学数据的时间是其指定寿命的50倍。

根据美国国家航空航天局(NASA)火星探测计划(MEP)最近的一项声明:探测器在火星上又度过了一个冬天。在经历了8个火星的冬天之后,在令人鼓舞的清洁条件下,它的太阳能电池板将会在即将到来的沙尘暴季节中处于良好状态。这也意味着它将在2018年1月25日迎来它的14周年纪念日。

在火星上,一年的时间相当于地球年的686.971天(或1.88地球年)。由于火星的轴倾斜25.19°的轨道平面(相对于地球的轴向倾斜超过23°),火星也经历四季。然而,它们的寿命往往是地球季节的两倍。当然在火星的季节也冷得多,平均温度为-63°C(-82°F)。

2017年10月的“机遇号”上的Pancam拍摄的“坚忍谷”中右下的地面坡度。NASA/JPL-Caltech/Cornell Univ./Arizona State Univ

正如美国宇航局喷气推进实验室(NASA)喷气推进实验室(Jet Propulsion Laboratory)的能源子系统运营小组负责人詹妮弗·赫尔曼(Jennifer Herman)在一份NASA MEP新闻声明中回忆道:直到索尔300的时候我才开始做这个项目,我被告知不要太过安定,因为勇气号和机遇号可能无法度过第一个火星冬天。现在机遇号已经度过了第8个火星冬天最糟糕的阶段。

目前机遇号和勇气号都在火星的南半球。在这里,太阳在秋天和冬季出现在北方的天空,所以漫游者需要向北倾斜他们的太阳能阵列。早在2004年,勇气号探测器就失去了两个轮子的使用,因此它无法脱离它所困的沙坑。它无法向北倾斜,也无法在第四个火星冬季(2009年)存活下来。

然而机遇号目前的位置——坚韧不拔的山谷,位于“奋进”陨石坑边缘的内部斜坡上的一个流体雕刻的区域,意味着它能够在今年秋末和初冬继续工作。这是由探测器在能源有利的地方所做的,在那里它会检查当地的岩石,检查山谷的形状和周围的区域,同时吸收太阳的充足的能量。

美国国家航空航天局的火星探测车机遇号于2017年11月11日拍摄了“奋进”陨石坑地面的图像,大约在机遇号第八号火星冬至的前一周。图片版权:NASA/JPL-Caltech/Cornell Univ./Arizona State Univ

5个月前漫游者号进入了山谷的顶部,这条峡谷向东延伸,位于耐久陨石坑的西部边缘。从那时起机遇号就一直在北向的地点之间进行停靠,这些地点位于海峡的南缘。罗孚团队称这些地点为“睡莲垫”,因为这些地方是漫游者在任务期间需要跳跃的地方。

这是必要的,因为机遇号并不像好奇心那样依赖于放射性同位素热电发生器。虽然冬季的条件会影响电暖器和电池的使用,但机会是不同的,因为它的活动更容易受到季节变化的影响。而好奇心只会在冬天分配更少的能量去执行任务,而机会则需要选择它的路线以确保它能保持动力。

在之前的一些冬天里,“机遇号”探测器的位置并不像现在的那么好。在第5个冬季(2011 - 2012),探测车在一个地方停留了19个星期,因为在行驶距离内没有其他地方允许向北倾斜。另一方面它的第一个冬天(2004 - 2005年)是在耐久陨石坑的南半部度过的,因为它们面对北方时都是有利的。

主要是负责通知其他任务科学家机会有多少能量可以在火星每天(sol)进行活动(如开车和观察——她执行任务的好奇心,赫尔曼理解用电与季节的关系太好了。依靠太阳能为我们提供机会,也不断地意识到火星上的季节和漫游者的地形,而不仅仅是出于好奇。

2014年3月太阳能电池板被灰尘清除后不久,就发布了一幅自拍图像。图片版权:NASA/JPL-Caltech/Cornell Univ./Arizona State Univ.

另一个影响机遇的因素是天空中有多少尘埃,以及有多少尘埃落到了漫游者的太阳能电池板上。这是高度依赖于盛行风的条件,它既能激起沙尘暴,又能清除漫游者的灰尘——基本上是一种真正混合的祝福!在南半球的秋季和冬季,天空一般都很清楚机会在哪里运行。春天和夏天是火星南半球最常见的暴风雨,尽管它们每年都不会发生。最新的例子发生在2007年,这导致了大量的阳光(因此太阳能)的勇气号和机遇号能够收到。这就要求双方都制定紧急协议,减少操作和通讯的数量。

月球车的太阳能电池板上的灰尘量也会随着时间的变化而变化。今年这个阵列比以往任何一个火星的秋天都要多。幸运的是,正如赫尔曼解释的那样,罗孚的事情很顺利:我们担心今年冬天的灰尘会和我们遇到过的一些最坏的冬天一样,可能会在冬天用一个尘土飞扬的阵列出来,但是我们最近有一些灰尘清洁,很好看。现在我更加乐观,如果机会的太阳能电池能像最近一样保持清洁,那么她将在一场主要的沙尘暴中处于有利地位。从上次到现在已经超过10个地球年了,需要保持警惕。

机遇号在2004年6月9日在“耐力”陨石坑内拍摄的“机遇号”的前轮。图片版权:NASA/JPL/Cornell

在接下来的几个月里,机遇号小组希望调查一下,坚韧不拔的山谷是如何被切割成“奋进”陨石坑边缘的。正如喷气推进实验室的机会项目科学家Matt Golombek说的:在山谷里没有看到任何令人震惊的诊断,关于水流中有多少水。我们可能会从谷底的沉积物中得到很好的诊断线索,但我们现在还不想去那里,因为那是没有睡莲的平地。

随着第八年冬季的结束和机遇号的良好运行,我们可以期待着顽强的火星车继续在火星上找到有趣的发现。这些包括火星变暖的线索,潮湿的过去,可能包括在“奋进”陨石坑中有一个常设的水。在未来的一年里,假设条件是有利的,我们可以期待机会将继续推动科学和它自己的耐力的边界!

知识:科学无国界,博科园-科学科普

参考:NASA

作者:Matt Williams

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