下一站,火星!
今天(3月14日),两个机器人航天器开始了为期七个月的红色星球之旅,于美国东部时间凌晨 5:31(格林威治标准时间 0931;哈萨克斯坦当地时间下午 3:31),在哈萨克斯坦拜科努尔航天发射场搭乘俄罗斯质子-M火箭联合发射升空。
这两个航天器—— 微量气体轨道器(TGO)和名为“夏帕瑞丽”号的着陆器—— 构成了双阶段火星太空生物学计划(ExoMars)的第一部分,这是一个欧洲-俄罗斯项目,旨在红色星球上寻找生命迹象。第二阶段将在2018年发射深钻探测车,如果目前的计划保持不变。[火星太空生物学计划(ExoMars)2016任务:完整报道]
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火星太空生物学计划(ExoMars)代表着对火星科学研究工作的显著扩展,过去二十年来,这项工作一直由NASA主导。例如,在火星太空生物学计划(ExoMars) 之前,欧洲航天局(ESA)仅进行过一次红色星球任务—— 2003年发射的火星快车号——俄罗斯尚未取得任何行星际任务的成功(尽管其前身苏联的情况并非如此)。
寻找生命迹象
如果一切按计划进行,微量气体轨道器(TGO)和“夏帕瑞丽”号将在10月16日彼此分离,届时两者将接近火星。[图集:欧洲火星太空生物学计划(ExoMars)2016任务图片]
重达8,220磅(3,730公斤)的微量气体轨道器(TGO)将于10月19日进入环绕红色星球的轨道,然后最终进入高度约为250英里(400公里)的圆形轨道。从这个有利位置,该航天器将在预计于2017年12月开始的为期五年的任务中,使用四种不同的科学仪器研究火星表面和大气层。
微量气体轨道器(TGO)的主要任务是在火星大气层中寻找甲烷 及其降解产物。地球大气层中绝大多数甲烷是由微生物和其他生物产生的,因此,如果红色星球上存在生命,这种气体被视为可能的生命迹象。
然而,地质过程也会产生甲烷,因此探测到这种气体并不能完全确定存在生命。事实上,NASA的火星探测车“好奇号”在2013年末和2014年初探测到甲烷水平跃升了10倍,但任务科学家仍然不确定是什么原因造成的。
微量气体轨道器(TGO)还将执行其他任务。例如,它拍摄的照片将帮助火星太空生物学计划(ExoMars)团队为2018年探测车选择着陆点。而且,这个太阳能轨道器将充当该探测车与地球之间的通信链路。
欧洲航天局(ESA)官员在对微量气体轨道器(TGO)的描述中写道:“轨道器的仪器还将绘制地表以下一米[3.3英尺]深度的氢分布图,与之前的测量相比,空间分辨率有所提高。”“这可能会揭示隐藏在地表之下的水冰沉积,这与被确定为微量气体来源的位置一起,可能会影响未来任务着陆点的选择。”
在火星着陆
当微量气体轨道器(TGO)在轨道上就位时,重达1,320磅(660公斤)的“夏帕瑞丽”号探测器将向火星表面进发,计划于10月19日着陆。[火星太空生物学计划(ExoMars)微量气体轨道器(TGO)将如何寻找火星甲烷(视频)]
如果成功,这次着陆将是历史性时刻:欧洲航天局(ESA)从未成功进行过其他行星表面的任务。(欧洲航天局(ESA)的“猎兔犬2号”着陆器与“火星快车号”一起前往红色星球,显然按计划软着陆,但从未从火星表面发回任何数据。但值得一提的是,该机构的“惠更斯”号着陆器——NASA-ESA“卡西尼-惠更斯”任务的一部分——于2005年初在土星的巨大卫星土卫六上运行。)
“夏帕瑞丽”号携带了几种不同的科学仪器,包括一个将在探测器位于火星子午线平原区域的着陆点收集各种气象数据的组件。
但这些仪器可能只会运行几天,直到“夏帕瑞丽”号的电池耗尽。该探测器的主要目的是验证将用于几年后将寻找生命的火星太空生物学计划(ExoMars)探测车送上地面的进入、下降和着陆技术。
欧洲和俄罗斯联手
欧洲航天局(ESA)领导火星太空生物学计划(ExoMars),并负责大部分航天器硬件。NASA最初是火星太空生物学计划(ExoMars)的合作伙伴,但这家美国航天机构在2012年初以预算问题为由退出。(NASA目前正在研发自己的寻找生命的火星探测车,计划于2020年发射。)
俄罗斯加入火星太空生物学计划(ExoMars)是为了填补NASA的空缺。俄罗斯联邦航天局(Roscosmos)正在为火星太空生物学计划(ExoMars)的两次发射提供质子火箭,以及一些科学仪器和2018年探测车的着陆平台。
如果火星太空生物学计划(ExoMars)进展顺利,欧洲航天局(ESA)和俄罗斯联邦航天局(Roscosmos)都将取得巨大的里程碑。自从1991年苏联解体后,俄罗斯已经向红色星球发射了两次任务:“火星96”号(1996年)和“福布斯-土壤”号(2011年)。这两次任务都没有飞出地球轨道。
当然,苏联在火星探测方面有着悠久的历史。但是,尽管该国确实取得了一些值得注意的成功——例如“火星2号”轨道器,它在1971-1972年将红色星球的照片发回地球—— 苏联的大多数火星任务都失败了。
欧洲航天局(ESA)官员表示,火星太空生物学计划(ExoMars)预计将耗资欧洲航天局(ESA)13亿欧元(按当前汇率计算约为14.5亿美元)。
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