不要被这个看似无害的名字所迷惑——好奇号，美国宇航局的新火星车，可是一个庞然大物。
好奇号计划于周六早上从佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地搭乘阿特拉斯 5 号火箭发射，是有史以来建造的最大的行星探测车。 这辆六轮驱动的机器人长三米——比 Smart ForTwo 迷你车还长——其头部状桅杆高出地面 2.1 米。好奇号配备了 10 个科学仪器，重量接近 900 公斤，比美国宇航局最后三辆火星车的总和还要多。[在此特别报道中了解更多关于火星探测的信息。]
为了让大家对它的大小有一个概念，请考虑到好奇号计划于 2012 年 8 月着陆，这距离 美国宇航局的第一辆火星车开始探索这颗红色星球仅 15 年多一点。那辆火星车“索杰纳号”高约 30 厘米。而好奇号的设计可以碾过两倍于这个高度的障碍物。
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但是，蛮力并不是一切——重要的是内在。“对于这辆价值 25 亿美元的好奇号有什么新功能，我们有一个通用且更好的答案，”加州理工学院和位于加利福尼亚州帕萨迪纳的美国宇航局喷气推进实验室的行星地质学家约翰·格罗辛格说。作为该项目的科学家，格罗辛格指出，这辆火星车的技术比它的前辈们更先进——例如，摄像头具有更好的分辨率，并且可以拍摄高清视频。
与它的前辈不同，好奇号将不依赖阳光来执行任务。它的动力将来自 放射性同位素温差发电机——一个 4.8 公斤的放射性钚 238 供应，它通过衰变产生热量。称为热电偶的设备将部分热量转化为电能，为火星车提供约 110 瓦的电力。（热量还可以使火星车的系统保持足够温暖以正常运行。）钚 238 的半衰期超过 80 年，因此好奇号的寿命可能会超出其 23 个月的额定任务寿命好几年。
但好奇号能力的关键在于两个可以对红色星球的组成部分进行明确化学分析的仪器。“这是一个移动化学实验室，”格罗辛格说。事实上，“好奇号”这个名字直到 2009 年才出现，当时 堪萨斯州六年级学生克拉拉·马赢得了一场命名比赛。在此之前，该任务更直白地被称为火星科学实验室。这辆火星车的化学分析应该深入研究数十亿年前的火星是什么样的，当时它更潮湿，并且可能存在适合生命存在的环境。
两个关键的地质仪器，一个 X 射线衍射单元和一个多用途样品分析系统，将由一个机械臂提供给养，该机械臂可以舀起土壤或钻入岩石以收集内部的粉末样品。X 射线衍射仪会将一束 X 射线射向样品，以揭示其结构和组成，从而可以明确识别特定矿物。另一方面，样品分析仪器可以品尝周围大气的成分，或将固体样品加热至 1000 摄氏度以释放其中的痕量化合物。
凭借其化学工具，好奇号可能有助于揭示非常重要的甲烷。一些研究表明，甲烷，一种在地球上主要具有生物来源的分子，正从火星中渗出，暗示那里正在进行地质活动——甚至可能是生物活动。如果好奇号在大气中遇到甲烷，火星车可以对气体进行同位素分析，以帮助确定甲烷的来源。
“这两个仪器将提供基本的、定量的地面实况，我们可以将其与我们的轨道观测联系起来，”布朗大学的行星地质学家杰克·马斯塔德说。现在绕火星运行的宇宙飞船上的光谱仪可以精确定位重要矿物质的特征，例如在水环境中形成的粘土，但它们的真实性质只能从近距离确定。这正是将好奇号发送到盖尔陨石坑内 其计划的着陆点的原因之一，一个赤道洼地，轨道飞行器在那里发现了与水相关的物质，如粘土和硫酸盐。“如果通过用火星科学实验室去那里，我们可以确定这一点，然后将其应用于我们从其他地方的轨道上获得的信息，这将是惊人的，”马斯塔德说。
盖尔陨石坑应该有足够的吸引力，让好奇号在其 23 个月的火星基线任务中保持忙碌。“我们不是一项生命探测任务，但我们的目标是寻找可居住的环境，”格罗辛格说。“就盖尔而言，我们有多个潜在的可居住环境。”宽 150 公里的陨石坑内的富含粘土和硫酸盐的层形成了一个高约 5 公里的高耸土丘的底部。“这实际上是一座分层山，”格罗辛格说，并指出土丘具有加利福尼亚州的惠特尼山的地形和科罗拉多大峡谷的分层。“这是一个令人惊叹的火星历史信息库，”他说。“就像读一本书。”
这些沉积物可能包含关于火星在其早期历史中如何从产生粘土的世界转变为产生硫酸盐的世界的线索。“火星的行星系统经历了显著的重组，这反映在其地质中，”马斯塔德说。“其历史的前 5 亿年主要由这些粘土矿物组成。然后，这颗行星重组了自身——它从 pH 中性变为酸性。它开始干燥并形成硫酸盐。我们认为，着陆点的沉积矿物捕获了这一点。”
但在好奇号能够深入研究火星的地质历史之前，它首先必须完好无损地到达那里。美国宇航局设计了一个精密的方案，将好奇号停放在地表上，在火星车及其下降阶段以大约每秒 6 公里的速度冲入大气层后仅七分钟。稀薄的火星大气会大大减缓航天器的速度，但最后的下降将首先涉及降落伞，然后是反推火箭，最后是一个悬停平台，或称天空起重机，它将通过尼龙绳将火星车降低到地面上。该序列的复杂编排应该会在 8 月给行星科学界带来一些紧张感，但格罗辛格坚持认为着陆计划是建立在坚实的基础上的，并且已经通过了多次独立审查。“我们为此担心了很多年，”他说，但“老实说，这似乎是人们最有信心的事情之一。”