第三代火星漫游机器人

张唯诚

它们确实衰老了,太阳能电池板上沾滿了灰尘,轮子出现了故障,“视线”也模糊不清了。它们原本只有三个月的“存活期”,那是它们的设计寿命,然而它们却“存活”了近六年,而且还在火星上“漫游”,依然在肩负使命,这就是“勇气”和“机遇”,两个不知疲倦的火星原野地质学家,一对勇敢的火星漫游机器人。

“勇气” “机遇”名副其实

“勇气”和“机遇”是一对“双胞胎”,大致相当于一辆小汽车,也是6个轮子,由太阳能电池板提供电力。它们的一对照相机装在一根很像“桅杆”的立柱上,高度与人眼的高度差不多,因而能像站在火星表面的人一样环视四周。它们的“手”最为神奇,具有与人肩、肘和腕关节类似的结构,因而十分灵活,“手”上的工具也齐备,有显微镜成像仪、分光计和一个相当于地质学家常用的小锤子的装置,可用于在岩石上打孔取样。

2004年1月,“勇气”和“机遇”一先一后地降落到了火星上,前后仅隔21天,但它们的着陆地点却相隔9600千米,“勇气”着陆于古谢夫陨石坑,“机遇”着陆于梅里迪亚尼平原,不论对于谁,它们的另一个兄弟都在火星的另一侧。

“勇气”和“机遇”的目标非常明确,就是来火星寻找有水的确凿证据,所以它们着陆的地方都被认为曾经有过水,但“机遇”显然比“勇气”更幸运,它一着陆便找到了具有沉积岩特征的裸露的岩石,很快发现梅里迪亚尼平原是一个被水浸过的地方,那里过去是一片咸海。相比之下,“勇气”却没有“机遇”那么幸运,它分析的第一块岩石是火山岩,不能证明古谢夫陨石坑有过水,于是它在古谢夫陨石坑中四处搜索,终于弄清楚了那里的地层是在火山和热泉的相互作用下形成的,这表明古谢夫陨石坑不仅曾经有过水,而且还很可能是微生物生长的温床。“勇气”名副其实,它是一个勇敢坚强的机器人。

现在,“勇气”和“机遇”已在火星上漫游了近六年了,并且还在工作,截至2009年1月,它们在火星上的行程已超过21千米,向地球传回了25万张火星图片。2009年5月,科学家们分别在《自然》和《科学》杂志上发表了他们根据这两个漫游机器人发回的数据对早期火星上液态水的状况作出的初步判断。他们认为,在火星沉积层形成的过程中,液态水塑造了火星地表,在有液态水的那段时间里,火星的气候要么很温暖,要么它的水中有很高的含盐量,是盐使火星水在寒冷的气候中保持液态。

第三代机器人即将出发

2008年8月,150名科学家聚集一堂为新一代火星漫游机器人“火星科学实验室”选择着陆点,他们用投票表决的方式为这辆新火星车选择了三个候选的着陆点,它们是盖尔陨石坑、霍尔登陨石坑和埃伯尔斯维德陨石坑,这三个陨石坑都位于火星赤道以南,“火星科学实验室”将最终选择其中的一个地方实施着陆。按照原定的计划,它应该于2009年10月发射,2010年春降落于火星表面,然后开展为期两年的漫游探测活动,然而由于技术和资金方面的原因,这次发射被推迟到2011年。

和过去的火星漫游机器人相比,“火星科学实验室”可以说是今非昔比,它的重量是“勇气”和“机遇”的三倍,长度是它们的两倍。根据设计方案,这辆漫游机器人将装备由美国能源部开发的放射性同位素热电式发电机,这样一来,它就不会像它的前辈那样要尽可能让自己在阳光充足的地方工作了,因为核动力不受阳光的限制,它提供的能量还能使漫游机器人使用期限大幅度延长。

“勇气”和“机遇”的主要任务是寻找火星上存在过水的证据,而“火星科学实验室”的任务则是探寻火星环境在支撑生命存在方面处于怎样的状况,简单地说,它是来考察火星上是否有生命或是否具备存在生命的“可栖息性”的。所以,“火星科学实验室”可能更像一个化学家,它搭载的“火星样品分析仪”是一个车载实验室,负责收集和分析火星样品,并在火星上寻找碳的同位素。在地球上,碳的同位素是生命诞生的基本元素,假若在火星上发现了这种物质,那么火星的“可栖息性”自然要获得很高的评价了。

当然,“火星科学实验室”要做的工作还有很多,它搭载着十来种科学仪器,有用于找水的,有用于分析矿物成分的,有用于研究火星气候的,它的摄像系统更加先进,将为地面提供前所未有的精彩火星照片。

火星漫游是人类探测行星的一个伟大创举,而那些火星漫游机器人则是真正的火星原野专家。由于它们的存在,人类得以在地球之外的另一个星球上进行极为精细和尽可能广泛的原野考察。事实上,科学家们正在研制更加强劲灵活的火星漫游机器人,它们能爬陡坡,攀绝壁,行程更远,本领更强,它们将在“火星科学实验室”之后用于火星的原野考察。可以预见,在未来,对星球的地面漫游考察将成为人类探索太阳系的一种重要方式。■