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好奇号或火星钻探10厘米便可获生命证据(图)


http://www.sciencehuman.com   科学人  网站  2012-08-07

 

好奇号或火星钻探10厘米便可获生命证据(图)

汽车大小的“好奇”号火星车,正借助太空起重机在火星表面着陆。这辆火星车将于8月在火星着陆

汽车大小的“好奇”号火星车,正借助太空起重机在火星表面着陆。这辆火星车将于8月在火星着陆  

艺术概念图,展示了借助2米长机械臂末端的工具对火星岩石进行研究的“好奇”号

艺术概念图,展示了借助2米长机械臂末端的工具对火星岩石进行研究的“好奇”号

这幅图解展示了“好奇”号的结构、体积、运载火箭、登陆区以及整个着陆过程

这幅图解展示了“好奇”号的结构、体积、运载火箭、登陆区以及整个着陆过程

  新浪科技讯 北京时间7月10日消息,根据一项新的研究发现,美国宇航局的“好奇”号火星车在火星表面进行勘察时无需向地下钻探太深,便有可能发现生命存在证据。研究显示“好奇”号只需向地下钻探几英寸,便有可能发现证明火星过去曾有生命存在的复杂有机分子。8月,“好奇”号将在火星表面着陆。

  新研究发现“好奇”号的钻头只需向地下钻探4英寸(约合10厘米),便足以发现构成生命的复杂组件,尤其是在最近因小行星撞击形成的陨坑。美国普渡大学的杰伊-梅罗什等科学家认为生命可能在火星上形成,而后由小行星带到地球。

  根据这项新研究,在火星表面进行勘探时,“好奇”号只需向地下钻探很浅的位置便有望发现火星过去曾有生命存在的证据,但前提是这种证据确实存在。研究结果显示火星上存在简单的有机分子。研究论文主执笔人、宇航局戈达德太空飞行中心的亚历山大-巴甫洛夫指出,宇航局在“好奇”号执行探索任务期间发现证明生命存在证据的可能性将超出此前预计。

  复杂有机分子是证明火星过去曾有生命存在的一个更强有力证据。这些分子由10个或者更多碳原子构成,与形成生命所需要素——例如构成蛋白质的氨基酸——类似。在地下2到4英寸(约合5到10厘米),辐射量降低10倍。研究小组报告称,虽然环境仍十分极端,但单个甲醛分子等简单有机分子能够在这一深度幸存。在一些地区,尤其是年轻陨坑,“好奇”号也可能发现复杂的生命构成要素。巴甫洛夫说:“过去的火星登陆器并未发现任何有机物质,这对我们来说是一个挑战。我们知道火星上一定存在有机分子,但我们一直未能在土壤中发现这种分子。”

  与此前的火星车不同,“好奇”号携带了用于进行岩石和土壤样本收集的设备,样本经处理后送入车载检测室进行分析。它的机械臂装有两个装置,一个用于挖土,制备和传送样本以进行分析,另一个像刷子在火星表面刷动。

  “好奇”号的任务是研究火星环境是否有利于微生物生存,同时在岩石中寻找能够证明火星过去曾有生命存在的证据。登陆后,这辆火星车将对着陆点进行评估,确定过去是否拥有或者现在仍拥有适于微生物生存的环境。“好奇”号将在盖尔陨坑一个成层结构的山脉脚下附近着陆。这个山脉的层中含有在水中形成的矿物质。盖尔陨坑底部存在一个冲积扇,与带有水的沉积物形成的地貌类似。

“好奇”号火星车,红色方框为俄罗斯制造的中子发射装置。登陆之后,“好奇”号将收集火星地下的含水矿物并进行分析

“好奇”号火星车,红色方框为俄罗斯制造的中子发射装置。登陆之后,“好奇”号将收集火星地下的含水矿物并进行分析

这幅图解介绍了“好奇”号从发射到飞抵火星的过程

这幅图解介绍了“好奇”号从发射到飞抵火星的过程

“好奇”号以及此前的火星漫游者和登陆器的登陆点

“好奇”号以及此前的火星漫游者和登陆器的登陆点

圆圈处为“好奇”号登陆点盖尔陨坑

圆圈处为“好奇”号登陆点盖尔陨坑

  “好奇”号还搭载了与此前火星车相比更为先进的科学仪器,科学仪器的重量是此前火星车的10倍。“好奇”号的长度是火星探索漫游者——2003年发射的“机遇”号和“勇气”号的2倍,重量是它们的5倍。“好奇”号的很多设计都继承自它的前辈,包括六轮驱动、摇臂转向悬挂系统以及安装在桅杆上的照相机,用于帮助地球上的科学家选择探索目标和前进路线。

  巴甫洛夫表示火星环绕太阳运行,一直受到小流星和行星际尘埃颗粒“轰炸”,这些物体含有大量有机化合物。随着时间的推移,它们不断在火星表面积聚。“好奇”号又名“火星科学实验室”,是最新并且体积最大的火星车,将于2012年8月登陆火星。这辆火星车并非安装铲子,但装有钻头,用于收集、存储和分析火星地下几英寸的岩石和土壤样本。过去的火星车只能收集较为疏松的表层土壤,由于这些土壤直接暴露在宇宙射线环境下,导致发现有机分子的可能性微乎其微。

  巴甫洛夫表示,在对有机分子可能存在于火星地下多大深度进行分析时,此前的研究主要聚焦于宇宙辐射所能抵达的最大深度,大约位于地下1.5米。超过这一深度,有机分子能够在不遭破坏情况下存在数十亿年。

  为了让“好奇”号在地下1到5厘米发现有机分子,科学家将年龄不超过1000万年的年轻陨坑作为探测目标。在此前选择探测目标时,科学家主要选择那些样本能够在不遭破坏情况下存在数十亿年的区域。巴甫洛夫说:“如果有机会进行钻探,你绝不希望将大部分时间花在保存状况完好的地带,也一定希望对年轻陨坑进行勘探,原因就在于发现复杂有机分子的可能性更大。也就是说,要让自然为你工作。”

  “好奇”号将于8月6日在盖尔陨坑着陆。这个形成于35亿年前的陨坑内是否存在较为年轻的陨坑仍是一个未知数。巴甫洛夫希望他的研究小组的发现至少能够为宇航局在选择钻探区域时提供参考,为未来的火星任务打下良好基础。(孝文)

    [新浪网]

好奇号火星探测器“十大武器”

  (来源:南方都市报 南都网)

  1桅杆相机

  桅杆相机安装在“好奇”号主车身上方的桅杆上,由两个彩色相机组成,是“好奇”号的主要成像工具。它相当于“好奇”号的左、右眼,可以拍摄火星表面的三维图像。

  2化学与摄像机仪

  化学与摄像机仪最远可向约9米外的火星岩石或土壤发射激光,使其表面薄层汽化,而后分析汽化后的成分。它包含一个可以确认受激原子类型的光谱仪和一个可以捕捉激光照射区域详细图像的望远镜,其激光器位于“好奇”号桅杆上。

  3阿尔法粒子X射线光谱仪

  阿尔法粒子X射线光谱仪安装在“好奇”号机械臂末端,负责测量火星岩石和泥土中不同化学元素的丰度。这一仪器与样本接触后,能发射X射线和氦核,将样本元素中的电子轰出原子核轨道,进而产生X射线。根据放射出的X射线特征,科学家能够确定遭轰击元素的类型。

  4火星手持透镜成像仪

  火星手持透镜成像仪功能相当于一个超级放大镜,位于“好奇”号机械臂末端,可以拍摄火星表面岩石、土壤的详细图像,其精细度可以达到拍摄出一根头发丝的水平。这台仪器相当于科学家的一个高科技手持透镜,可以对准他们希望对准的任何地方。

  5化学与矿物学分析仪

  化学与矿物学分析仪可通过X射线衍射分析“好奇”号机械臂搜集的粉末状岩石和土壤样本,确定其中的矿物晶体结构。X射线衍射是地质学家在地球上常用的重要分析技术,但在火星上还从未使用过。

  6火星样本分析仪

  火星样本分析仪是“好奇”号的心脏,重约38公斤,约占“好奇”号科学仪器总重量的一半。它由3个独立的仪器构成:质谱仪、气相色谱仪和激光光谱仪。这些仪器负责搜寻构成生命的要素——碳化合物。

  7火星车环境监测站

  火星车环境监测站安装在“好奇”号桅杆中部,负责测量火星气候的日常和季节性变化。它能够评估火星表面风速、风向、气压、相对湿度、地面温度、紫外线辐射程度等。这一设备是由西班牙提供给美国航天局的。

  8辐射评估探测器

  辐射评估探测器用于准备未来的火星探索任务。它能监测来自太阳的高能原子和亚原子粒子,评估火星表面的辐射环境及其对未来登陆火星宇航员的危害。这些信息对未来的载人火星探索以及评估火星是否具有适于生命存在的环境都很重要。

  9动态中子反照率探测器

  动态中子反照率探测器安装在“好奇”号主车身背部附近,用于寻找火星地下的水冰以及晶体结构中含有水分子的矿物。这台仪器可向火星地表发射中子束,然后记录中子束的散射速度。氢原子可以延缓中子的速度,如果大量中子速度迟缓,便说明地下可能存在水或者冰。(来源:南方都市报 南都网)

  10火星降落成像仪

  火星降落成像仪是一台小型摄影机,安装在“好奇”号主车身上,负责拍摄“好奇”号着陆过程的影像,并为科学家提供盖尔陨坑的地质信息。任海军

  Q & A

  Q“好奇”号如何得名?

  A:“好奇”号是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。

  Q“好奇”号大小几何?

  A:“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。

  Q“好奇”号有几个轮子?

  A:“好奇”号有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。

  Q“好奇”号有何动力来源?(来源:南方都市报 南都网)

  A:“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: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。

  问“好奇”号项目总投资多少?

  A: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。“好奇”号项目是迄今最昂贵的火星探测项目。新华

    [南方都市报]

 

 

 

相关评论

“好奇”号为人类探索火星开辟前景

  图为“好奇”号在火星表面着陆后传回的图像。

图为“好奇”号在火星表面着陆后传回的图像。

  新华社发

  美国东部时间8月6日凌晨1时30分(北京时间6日13时30分)许,美国火星探测器“好奇”号顺利通过“恐怖7分钟”等严峻考验,成功登陆火星,并传回着陆点图片。这一壮举使得人类探索火星活动上了一个新的台阶,也为今后人类探索火星活动开辟了新的前景。

  这一成功令一直紧张注视“好奇”号的美国国家航空航天局火星项目团队异常兴奋。在得知“好奇”号成功登陆火星后,美国总统奥巴马表示,“好奇”号是迄今登陆其他星球最为复杂、精密的移动实验室,标志着科技空前进步,表明即便是最艰难的挑战也无法抵挡创新和决心的脚步。奥巴马的科学顾问霍德伦认为,这是人类在太空探索上迈出的巨大一步,是一项无与伦比的成就。

  这是美国国家航空航天局所发射的探测器第七次在火星着陆。“好奇”号着陆在火星盖尔陨坑内一块平坦地面,所载的一台照相机捕捉了着陆瞬间情景。对此连称“漂亮”的美国国家航空航天局局长博尔登说,“好奇”号的轮子已经开始为人类踏足火星开辟道路。

  在“好奇”号登陆火星的过程中,最令人揪心的惊险过程当属进入火星大气层后的下降和着陆。在短短7分钟内,“好奇”号的时速由约2万公里下降至零,且无法人为控制,完全由一项最新着陆技术自行完成,其间充满不确定性,任何一个微小失误便将导致全盘皆输,因此美国国家航空航天局称之为“恐怖7分钟”。

  此外,由于“好奇”号所发出的信号需要围绕火星运行的另外3颗探测器中转,“好奇”号着陆的信号最快也要在14分钟后才能传递到美国国家航空航天局地面控制中心。这一“度秒如年”的等待更使这一着陆的成功令人欣喜异常。

  在火星表面着陆约两小时后,“好奇”号探测器发回了一张有关其“新家”盖尔陨坑的高分辨率黑白图片。“好奇”号还将发回更多图片,并将传回彩色图片。人类也因此能够更为真切地了解火星景象。

  据了解,此次“好奇”号的任务目标是搜寻碳、氮、磷、硫和氧等基本生命元素,但没有计划搜寻生物或化石微生物。未来将岩石和土壤样本带回地球后,人们才能最终确认火星是否确有生命存在。

  此次“好奇”号之所以选定在盖尔陨坑着陆,是因为有迹象表明,那里曾经有水存在,盖尔陨坑旁的高山富含矿物质。在经过几周“身体检查”后,“好奇”号将开始行走并登山,使用机械臂等钻探岩石、采集土壤,开展查看是否有微生物生长环境等科研工作。

  火星一直被称为宇宙飞船的墓地。自上世纪60年代以来,美国、苏联及欧洲等一直进行火星探索活动,但多数失败。耗资25亿美元的“好奇”号是美国国家航空航天局一次代价最为高昂的豪赌,其成功与否事关美国国家航空航天局今后发展前景。由于经费紧张,美国国家航空航天局已经停止与欧洲航天局原定于2018年联合登陆火星计划。欧洲航天局因此决定与俄罗斯联手进行相关领域合作。

  美国国家航空航天局希望“好奇”号此次登陆火星后能有重大发现,为今后宇航员登陆火星打好前站。

  (本报华盛顿8月6日电)

  >>点评<<

  庞之浩(航天专家):“好奇”号探测器已成功登陆火星,相对于以前的探测器,例如“机遇”号、“勇气”号等,“好奇”号的性能十分先进。

  首先,“好奇”号采取了空中起重机的着陆方式,而不是气囊式的着陆方式。在接近火星地表前,火星车被三条缆绳悬挂着,逐渐与悬挂装置相分离至着陆火星,这样有利于完成精准着陆。

  其次,“好奇”号采用了核能电池,是第一辆使用核能的火星车。核能电池可以保证14年的供能。此外,核能电池还可以有效降低火星沙尘暴带来的损害,火星沙尘暴的威力十分巨大,是地球上12级台风的6倍。如果使用太阳能电池,将无法保证在多变的火星环境下探测器的安全。

  第三,“好奇”号并不是一般的探测器,它的设置不仅体现了科技的进步,而且集合了生物、化学多方面的功能,以探测火星的生命迹象。比如,它的激光诱导击穿光谱仪,可以利用激光远距离对准颗粒,使其蒸发,从而检测化学成分。“好奇”号不仅要探测火星生命迹象,还要“收集”火星地质、气候、辐射等方面的信息。至于“好奇”号能否利用其技术载人登陆火星,现在判断还为时过早,但它富有科技魅力和实力,相信这次科学勘探必将成功,从而为人类认识火星提供宝贵的知识财富。

  (本报记者 商璐采访整理)

    [人民网-人民日报]

好奇号成功着陆开启火星探索新时代

  新浪科技讯 北京时间8月6日消息,据国外媒体报道,美国宇航局的好奇号火星车已经于今天下午成功着陆火星,开启了火星探索的新时代。这辆重达1吨的火星车是迄今人类送往另一个行星的最大漫游车,而其采用的着陆方式也是迄今最为大胆和冒险的。此次采用的天爪降落系统在此之前从未经过实践验证,是首次采用。它使用反推发动机将好奇号的六个轮子安安稳稳地放置在了火星地表。

  今天下午13:31,美国宇航局设在加州帕萨迪纳的喷气推进实验室内,当一位任务控制员的声音响起:“着陆已经确认。”整个大厅里顿时爆发出一阵欢呼声。随后,一幅照片被传回了地球——这是好奇号的后部避险相机拍摄的。图像上可以看到好奇号火星车的车轮正稳稳地停放在火星地表,这张照片确认好奇号和它所携带的一整套用于搜寻火星宜居环境的探测设备。仅仅数秒之后,第二张照片传回地球,这次我们可以看到火星车在地表投下的影子。官方公布的着陆精确时间是格林尼治时间05:32 (北京时间13:32)。

  现在,这辆采用核动力驱动的火星车已经准备就绪,即将踏上为期两年的红色星球探测之旅。其中包括攀登一座高山,并对这里数十亿年前的出露岩层展开考察。

  当最为危险的“进入-下降-着陆”(EDL),也就是所谓的“恐怖7分钟”过后,喷气推进实验室里的气氛达到了高潮——人们欢呼雀跃,相互拥抱,而首席科学家们则到处分发火星巧克力。

  美国总统奥巴马高度评价了此次火星着陆任务,他说:“好奇号是迄今人类在另一颗行星表面着陆的技术最为复杂的漫游车,它的成功着陆标志着史无前例的技术成就,它将成为未来国家自豪感的来源。”他说:“事实已经证明,即便是最艰难的旅途也无法阻挡我们的创造力和决心。”

  美国宇航局局长查尔斯·博尔顿(Charles Bolden)同样对此进行了高度评价,他同时还对所有参与提供了部分好奇号实验设备的其它国家表示了感谢。博尔顿说:“今天对于美国和所有参与好奇号项目的国际合作伙伴而言是一个重要的日子,”今天也是美国人民的一个重要的日子。

  奥巴马政府科学顾问约翰·霍尔德伦这样描述此次登陆“这是长久以来美国精神的一次最新诠释,那就是:即便是最艰难的旅途也无法阻挡我们的创造力和决心。”他说:“如果还有任何人怀疑美国在航天领域的领导地位,那么请看一看吧,现在正有一辆象征着美国创造力的1吨重的火星车正安然停放在火星表面。”

  然而,这次着陆成功本身却是充满惊险:这是美国宇航局首次采用不同于以往气囊弹跳式着陆的方式。在着陆的最后时刻,好奇号飞船会被火星引力场加速,当它接触火星高层大气时,速度高达每小时21240公里,随后飞船打开降落伞实施减速。随后,好奇号会根据程序自动抛弃降落伞并启动反冲发动机,并在最后阶段借助首次设计使用的天爪悬降系统实现安全着陆。

  “进入-下降-着陆”(EDL)小组首席工程师亚当·斯特尔纳(Adam Steltzner)先前承认这样的着陆方式看上去“非常疯狂”。但是最终他发现整个过程“干净利落”。他告诉记者说:“在我的一生中,如果要说有什么事情是我做过最伟大最满意的话,这就是了。这是火星上一处崭新地点的崭新图景,至少对于我而言,这是一种丰厚的回报。”

  科学家们并不指望好奇号能发现外星人或者火星上的其它生物。他们只是希望好奇号使用它携带的设备对火星的岩石和土壤样本进行分析,寻找可以构成生命的化学元素并探寻火星这一地区在过去可能存在过的宜居环境。该项目同时还将对火星环境进行考察,从而为未来可能实施的火星载人飞行做准备。

  好奇号于去年11月份从佛罗里达州卡纳维拉尔角发射场发射升空,在它长达8个半月的飞行过程中,它便开始一路收集空间辐射数据。

  好奇号任务系统工程师兰迪·维森(Randii Wessen)告诉法新社记者称:“人们一直在问自己的两个问题是:我们从哪里来?我们是孤独的吗?”他说:“火星是否曾是一个宜居的星球?这里的环境是否曾经适合生命生存?”他指出,好奇号所拥有的能力是前所未有的,能够在火星表面开展前所未有的实验和考察工作。

  在此之前,人类自从1960年开始便开始向火星发射探测器,到目前为止的成功率约为40%左右。这其中有着陆器,轨道器,也有飞掠探测器。其中美国宇航局的战绩最佳,其中有几个属于重大成功,其中包括1976年的海盗1号和2号轨道器/着陆器,1997年的火星探路者,2004年的勇气号和机遇号漫游车,还有2008年的凤凰号火星着陆器。

  当好奇号在火星着陆时,在法国图卢兹空间中心,有超过1000人鼓掌庆祝。好奇号火星车安全抵达火星,它携带有两件由法国制造的实验设备。法国空间局科学家马克·佩切(Marc Pircher)表示:“在急切的忧虑之后听到着陆成功的消息,真是太棒了。现在,科学探索即将开始。”在图卢兹空间中心将会设立“法国设备火星运行中心”(FIMOC),在这里统一控制两台安装在好奇号上的法国造设备——化学相机(ChemCam)和矿物样本分析仪(SAM-GC)。

  化学相机用来对土壤和岩石进行分析,帮助识别科学家们可能感兴趣的样本。一旦发现感兴趣的目标,好奇号上的其他设备也将参与做进一步的分析工作;矿物样本分析仪则将被用来收集火星上的气体样本进行分析测量。(晨风)

    [新浪网]

 

 

 

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  大卫·毕曼(David Beaman)是美国宇航局SLS火箭系统项目的飞船和载荷整合主管,他说:“尽管这项设计最终将用于SLS火箭系统,但是现在我们有机会能在EFT-1任务期间提前进行这项工作,从而节省资金和时间。”

  他说:“通过设计这种对接适应装置,我们将找到一种经济可行的方式继续推进我国的载人航天项目。EFT-1将成为我们新型飞船和对接装置的首次测试飞行。我们的设计师和机械师们正在努力工作,我们将会提前完成所要求的工作。”

  EFT-1测试飞行还将会在其它一些方面让SLS火箭系统受益:在飞行中它将首次测试猎户座飞船本身,以及火箭的低温推进系统。这一低温推进系统和将在SLS火箭系统的初始型号中所使用的型号是非常相似的,这一系列的SLS火箭将在2017年至2021年期间进行发射测试。

  盖里·莱尔斯(Garry Lyles)是宇航局马歇尔空间飞行中心SLS火箭系统项目的首席工程师,他说:“当你对某种型号的飞船进行首次飞行测试时,你当然想要尽可能多的了解情况,我们需要仔细观察EFT-1的测试飞行,从而让SLS小组从中学习结构,机械和电路接口方面的技能,这是介于猎户座飞船和火箭系统之间的部分。”

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    [新浪网]

中国正在研制“萤火二号”

  南都讯 记者胡超平 对于火星探索,中国一直以来也未缺位。清华大学机械工程学院院长、宇航技术研究中心副主任尤政6日向南都记者透露,目前国家正在研制“萤火二号”,不过,火星探测并不是我国太空探索的主要目标。

  “我们国家的火星探测事业仍处于起步阶段,主要采取国际合作策略,”尤政说,“中国正在研制‘萤火二号’,对于未来火星探测是独立自主还是仍采用合作形式的问题,目前尚不清楚。”

  尤政表示,火星探测是一个挑战性比较大的项目,比登月探月的技术难度要高,因此我国并没有把火星探测作为太空探索的主要目标,目前的主要目标仍是探月。

  此外尤政还说,中国正在研究微型着陆器,其“广撒网”的特性相对大型探测器有明显优势,即使一两个掉到坑里中断联系或者无法工作,也还有其他的着陆器在工作,如此一来可以减少很多风险。(来源:南方都市报 南都网)

  2011年11月9日,中国首颗火星探测器“萤火一号”同俄罗斯“福布斯-土壤”探测器搭乘俄“天顶-2SB”运载火箭发射升空。后因“福布斯-土壤”与运载火箭分离后变轨失败,于2012年1月15日17时45分坠于太平洋海域。

    [南方都市报]

 

 

   

 

 

 

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