第三代火星漫游機器人

張唯誠

它們確實衰老了,太陽能電池板上沾滿了灰塵,輪子出現了故障,“視線”也模糊不清了。它們原本只有三個月的“存活期”,那是它們的設計壽命,然而它們卻“存活”了近六年,而且還在火星上“漫游”,依然在肩負使命,這就是“勇氣”和“機遇”,兩個不知疲倦的火星原野地質學家,一對勇敢的火星漫游機器人。

“勇氣” “機遇”名副其實

“勇氣”和“機遇”是一對“雙胞胎”,大致相當于一輛小汽車,也是6個輪子,由太陽能電池板提供電力。它們的一對照相機裝在一根很像“桅桿”的立柱上,高度與人眼的高度差不多,因而能像站在火星表面的人一樣環視四周。它們的“手”最為神奇,具有與人肩、肘和腕關節類似的結構,因而十分靈活,“手”上的工具也齊備,有顯微鏡成像儀、分光計和一個相當于地質學家常用的小錘子的裝置,可用于在巖石上打孔取樣。

2004年1月,“勇氣”和“機遇”一先一后地降落到了火星上,前后僅隔21天,但它們的著陸地點卻相隔9600千米,“勇氣”著陸于古謝夫隕石坑,“機遇”著陸于梅里迪亞尼平原,不論對于誰,它們的另一個兄弟都在火星的另一側。

“勇氣”和“機遇”的目標非常明確,就是來火星尋找有水的確鑿證據,所以它們著陸的地方都被認為曾經有過水,但“機遇”顯然比“勇氣”更幸運,它一著陸便找到了具有沉積巖特征的裸露的巖石,很快發現梅里迪亞尼平原是一個被水浸過的地方,那里過去是一片咸海。相比之下,“勇氣”卻沒有“機遇”那么幸運,它分析的第一塊巖石是火山巖,不能證明古謝夫隕石坑有過水,于是它在古謝夫隕石坑中四處搜索,終于弄清楚了那里的地層是在火山和熱泉的相互作用下形成的,這表明古謝夫隕石坑不僅曾經有過水,而且還很可能是微生物生長的溫床。“勇氣”名副其實,它是一個勇敢堅強的機器人。

現在,“勇氣”和“機遇”已在火星上漫游了近六年了,并且還在工作,截至2009年1月,它們在火星上的行程已超過21千米,向地球傳回了25萬張火星圖片。2009年5月,科學家們分別在《自然》和《科學》雜志上發表了他們根據這兩個漫游機器人發回的數據對早期火星上液態水的狀況作出的初步判斷。他們認為,在火星沉積層形成的過程中,液態水塑造了火星地表,在有液態水的那段時間里,火星的氣候要么很溫暖,要么它的水中有很高的含鹽量,是鹽使火星水在寒冷的氣候中保持液態。

第三代機器人即將出發

2008年8月,150名科學家聚集一堂為新一代火星漫游機器人“火星科學實驗室”選擇著陸點,他們用投票表決的方式為這輛新火星車選擇了三個候選的著陸點,它們是蓋爾隕石坑、霍爾登隕石坑和埃伯爾斯維德隕石坑,這三個隕石坑都位于火星赤道以南,“火星科學實驗室”將最終選擇其中的一個地方實施著陸。按照原定的計劃,它應該于2009年10月發射,2010年春降落于火星表面,然后開展為期兩年的漫游探測活動,然而由于技術和資金方面的原因,這次發射被推遲到2011年。

和過去的火星漫游機器人相比,“火星科學實驗室”可以說是今非昔比,它的重量是“勇氣”和“機遇”的三倍,長度是它們的兩倍。根據設計方案,這輛漫游機器人將裝備由美國能源部開發的放射性同位素熱電式發電機,這樣一來,它就不會像它的前輩那樣要盡可能讓自己在陽光充足的地方工作了,因為核動力不受陽光的限制,它提供的能量還能使漫游機器人使用期限大幅度延長。

“勇氣”和“機遇”的主要任務是尋找火星上存在過水的證據,而“火星科學實驗室”的任務則是探尋火星環境在支撐生命存在方面處于怎樣的狀況,簡單地說,它是來考察火星上是否有生命或是否具備存在生命的“可棲息性”的。所以,“火星科學實驗室”可能更像一個化學家,它搭載的“火星樣品分析儀”是一個車載實驗室,負責收集和分析火星樣品,并在火星上尋找碳的同位素。在地球上,碳的同位素是生命誕生的基本元素,假若在火星上發現了這種物質,那么火星的“可棲息性”自然要獲得很高的評價了。

當然,“火星科學實驗室”要做的工作還有很多,它搭載著十來種科學儀器,有用于找水的,有用于分析礦物成分的,有用于研究火星氣候的,它的攝像系統更加先進,將為地面提供前所未有的精彩火星照片。

火星漫游是人類探測行星的一個偉大創舉,而那些火星漫游機器人則是真正的火星原野專家。由于它們的存在,人類得以在地球之外的另一個星球上進行極為精細和盡可能廣泛的原野考察。事實上,科學家們正在研制更加強勁靈活的火星漫游機器人,它們能爬陡坡,攀絕壁,行程更遠,本領更強,它們將在“火星科學實驗室”之后用于火星的原野考察。可以預見,在未來,對星球的地面漫游考察將成為人類探索太陽系的一種重要方式。■