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超期服役14年,NASA“機(jī)遇號(hào)”為何如此長(zhǎng)壽

2019/3/11 9:46:32 來(lái)源:新浪科技 作者:葉子 責(zé)編:浮生

據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道,NASA的“機(jī)遇號(hào)”火星探測(cè)器能夠如此長(zhǎng)壽,靠的不僅僅是運(yùn)氣而已。2004年1月,機(jī)遇號(hào)和它的孿生兄弟勇氣號(hào)相隔幾周,相繼降落在火星表面。當(dāng)時(shí)為它們?cè)O(shè)定的任務(wù)時(shí)長(zhǎng)為90天,目標(biāo)為尋找火星遠(yuǎn)古時(shí)期水活動(dòng)的跡象。勇氣號(hào)對(duì)火星的探索持續(xù)到2010年,機(jī)遇號(hào)則一直持續(xù)到去年六月、一場(chǎng)規(guī)模巨大的沙塵暴席卷火星為止。

▲在這張由NASA火星探測(cè)器“機(jī)遇號(hào)”全景攝像▲機(jī)拍攝的照片中,一個(gè)名叫“圣路易斯精神”(Spirit of St。Louis)的隕石坑和一塊尖尖的巖石占據(jù)了畫面的主體。

NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室“火星探測(cè)漫游者”項(xiàng)目主管約翰?卡拉斯(John Callas)表示,勇氣號(hào)和機(jī)遇號(hào)的運(yùn)行時(shí)間之所以能大大超出原定計(jì)劃,是一系列因素綜合起來(lái)的產(chǎn)物。

其中之一是火星天氣。任務(wù)團(tuán)隊(duì)剛開(kāi)始將任務(wù)時(shí)長(zhǎng)設(shè)為90天,是因?yàn)樗麄儺?dāng)時(shí)認(rèn)為,火星上的沙塵不久便會(huì)遮蔽兩臺(tái)火星探測(cè)器的太陽(yáng)能電池板,使其無(wú)法運(yùn)行。但在第一個(gè)火星冬季尚未到來(lái)時(shí),火星表面的強(qiáng)風(fēng)就把太陽(yáng)能電池板上的沙塵吹拂一空了。而且這種有利事件接連不斷地發(fā)生。

“這成為了一種穩(wěn)定的季節(jié)性事件,讓兩臺(tái)火星探測(cè)器不僅成功度過(guò)了第一個(gè)冬天,后面的每個(gè)冬天都得以順利度過(guò),并不斷探測(cè)下去?!笨ɡ乖趪姎馔七M(jìn)實(shí)驗(yàn)室宣布“火星探測(cè)漫游者”項(xiàng)目結(jié)束的儀式上表示。

兩臺(tái)漫游車還有“整個(gè)太陽(yáng)系最出色的電池?!笨ɡ寡a(bǔ)充道。機(jī)遇號(hào)的主電池經(jīng)歷了5000多個(gè)“充電-放電‘周期,直至最后被沙塵暴襲擊時(shí),電池容量還剩下85%。

能夠清除灰塵的強(qiáng)風(fēng),加上性能出眾的電池,“使我們擁有了熬過(guò)最冷、最黑暗的火星冬季、并繼續(xù)探索的關(guān)鍵能量?!笨ɡ拐f(shuō)道。

▲右圖為機(jī)遇號(hào)在2014年3月末拍的“自拍照”。與同年1月拍攝的一張相似照片相比,可以看出太陽(yáng)能電池板上的大部分灰塵都被清理干凈了。

當(dāng)然,兩臺(tái)探測(cè)器的卓越設(shè)計(jì)不僅體現(xiàn)在電池上。勇氣號(hào)和機(jī)遇號(hào)的其它各個(gè)部件都極為堅(jiān)固耐久,如電子“大腦”、輪子、科學(xué)儀器等。在距地球數(shù)百萬(wàn)公里之外那個(gè)冰冷、干燥、充滿輻射的世界,它們堅(jiān)持的時(shí)間長(zhǎng)得令人驚嘆。

NASA強(qiáng)調(diào),探測(cè)器操控員們也值得很高的贊譽(yù)。機(jī)遇號(hào)和勇氣號(hào)都遇到過(guò)一些棘手的情況,需要很出色的創(chuàng)造力和決斷力,而且要很長(zhǎng)時(shí)間才能完成修正。比如2005年,機(jī)遇號(hào)曾經(jīng)陷入了一堆軟沙中。機(jī)遇號(hào)的操控員們?cè)趪姎馔七M(jìn)實(shí)驗(yàn)室模擬火星環(huán)境的“沙盒”中測(cè)試了多種可能的解決方案,最終在壓力重重的幾周后,成功將機(jī)遇號(hào)救了出來(lái)。

此外,該團(tuán)隊(duì)常常讓機(jī)遇號(hào)倒著開(kāi),以延長(zhǎng)右前輪的使用壽命。機(jī)遇號(hào)的右前輪消耗的電流有時(shí)會(huì)比額定電流大一些?!拔覀?cè)诮鉀Q問(wèn)題、讓機(jī)遇號(hào)持續(xù)運(yùn)行、繼續(xù)探索等方面很有創(chuàng)新精神。”卡拉斯說(shuō)道。

那么,最終是什么東西“殺死”了這兩臺(tái)火星探測(cè)器呢?

2009年,勇氣號(hào)陷入了一些軟沙中。任務(wù)團(tuán)隊(duì)反復(fù)嘗試將其解救出來(lái),卻總是以失敗告終。勇氣號(hào)因此度過(guò)了一個(gè)難熬的冬天,因?yàn)樗鼰o(wú)法通過(guò)控制方向獲得陽(yáng)光。2010年,勇氣號(hào)與地球進(jìn)行了最后的通訊。2011年,NASA正式宣告了勇氣號(hào)的“死亡”。從本質(zhì)上來(lái)說(shuō),它可以說(shuō)是被“凍死”的。

機(jī)遇號(hào)的生命則終結(jié)于一場(chǎng)創(chuàng)紀(jì)錄的全球性沙塵暴中。它之前也經(jīng)歷過(guò)幾次沙塵暴,但2018年的那場(chǎng)實(shí)在超出了它的承受能力。

有意思的是,要不是因?yàn)?004年降落不久后的一點(diǎn)小故障,機(jī)遇號(hào)原本可能有機(jī)會(huì)熬過(guò)這場(chǎng)沙塵暴的。當(dāng)時(shí),機(jī)遇號(hào)機(jī)械臂上的一臺(tái)加熱器卡在了“開(kāi)”模式。機(jī)遇號(hào)操控員決定每晚將探測(cè)器上的一切裝置統(tǒng)統(tǒng)關(guān)閉,也包括這臺(tái)加熱器在內(nèi),防止這臺(tái)出問(wèn)題的加熱器把至關(guān)重要的電池電力消耗殆盡。

“探測(cè)器的溫度當(dāng)然會(huì)下降,但仍能保持一定溫度,這樣當(dāng)早晨太陽(yáng)升起后,各個(gè)裝置便可以繼續(xù)充電。它從未降到溫度下限以下過(guò)?!笨ɡ怪赋觥?/p>

如果任務(wù)團(tuán)隊(duì)當(dāng)初沒(méi)有采取這項(xiàng)措施,機(jī)遇號(hào)的運(yùn)行時(shí)間可能比原定的90天長(zhǎng)不了多久。

但當(dāng)機(jī)遇號(hào)在去年那場(chǎng)沙塵暴中耗盡電力之后,它的任務(wù)時(shí)鐘可能出了問(wèn)題,導(dǎo)致該探測(cè)器不知何時(shí)該切換到深度睡眠模式。

“因此它可能并未按需要的那樣、在夜間切換成睡眠模式。再加上加熱器一直卡在‘開(kāi)啟’上,耗光了太陽(yáng)能電池板利用陽(yáng)光給電池充上的電力?!笨ɡ菇忉尩?,“除了沙塵暴期間溫度更低、陽(yáng)光更少等事實(shí)之外,這可能也是機(jī)遇號(hào)一蹶不振的原因之一?!?/p>

“火星探測(cè)漫游者”項(xiàng)目首席科學(xué)調(diào)查員史蒂夫?斯奎爾斯(Steve Squyres)表示,無(wú)論具體情況如何,勇氣號(hào)和機(jī)遇號(hào)在火星上的犧牲都堪稱光榮。該任務(wù)也做出了巨大的科學(xué)貢獻(xiàn)。兩臺(tái)探測(cè)器都發(fā)現(xiàn)了大量證明火星在數(shù)十億年前曾經(jīng)“濕潤(rùn)”的證據(jù),大大改變了我們對(duì)火星的演變過(guò)程和遠(yuǎn)古時(shí)期宜居可能性的認(rèn)識(shí)。勇氣號(hào)甚至發(fā)現(xiàn)了一套古老的熱液系統(tǒng),說(shuō)明火星至少有一部分曾同時(shí)擁有液態(tài)水和能量來(lái)源。就我們所知,這是生命形成的兩大關(guān)鍵要求。

因此斯奎爾斯表示,機(jī)遇號(hào)的“死亡”和火星探測(cè)漫游者任務(wù)的終結(jié)令他頗感欣慰。

“如果它注定要終結(jié),那這也是個(gè)不錯(cuò)的結(jié)局?!?/p>

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