恐怖七分鐘，“好奇”號獲火星“駕照”

美國東部時間8月6日凌晨1時30分（北京時間6日13時30分），新型火星探測器“好奇”號著陸火星表面。作為一個星際間太空飛行器，“好奇”號的能量來自钚，大小只有一輛小型機動車大小，它已經從地球出發，旅行了八個半月。

“好奇”號攜帶的計算機會控制著陸過程，放慢速度，小心登陸火星表面。因為火星和地球之間存在時間差，地球上的科學家將在火星車著陸14分鐘后才得到反饋。

“好奇”號造價高達25億美元，它的登陸成功對美國火星探索方向起決定性作用。

美國政府預算削減，美國宇航局取消了龐大的航天飛機事業，也停止了原計劃和歐洲太空署2016年及2018年的合作。目前，美國宇航局面臨著來自各國新興的航空發展，以及商業太空飛船迅猛發展的挑戰。在這種背景下，美國宇航局把目光放在了更為精細、創新的火星探索上。

美國此前曾進行過火星探索，但有科學家認為，過去的火星探索把網撒得太大，不知道該在火星上尋找什么。好奇”號將在火星上停留兩年，其首要任務是研究火星上是否存在適合生物生存的環境，這是人類“尋找外星人”探索中前所未有規模的項目。

此前，“勇氣號”和“機遇號”火星車針對大片的火星表面，希望能尋找到水，相比之下，“好奇”號攜帶了一整套完整的化學實驗室，其中包括X射線掃描儀、高精度激光儀等，欲對火星巖石成分進行現場分析，尋找有機分子的存在。

美國科研人員8月10號說，定于接下來幾天為“好奇”號火星車遠程安裝新的飛行操控軟件，授予這輛“六輪跑車”在火星表面行駛的“駕照”。

“好奇”號探測任務高級軟件和系統工程師本杰明·齊希在加利福尼亞州洛杉磯附近的實驗室說：“新安裝軟件包含的功能將讓‘好奇’號真正走出去。”

“好奇”號車載計算機存儲容量不超過一部普通手機，只能存儲有限的信息。這輛火星車先前安裝的飛行操控軟件主要針對進入火星外大氣層、降落并在火星表面著陸等任務，而新安裝的軟件旨在讓“好奇”號能夠執行在火星表面行駛、操控機械臂、利用鉆孔機收集樣本等任務。

科研人員已于8月10日晚著手為“好奇”號安裝新軟件，其間這輛火星車其他的大部分活動都暫停。

“好奇”號長約2.8米，大小與一輛小型跑車相仿。8月6日它在火星蓋爾隕坑著陸，攜帶多種先進探測儀器，是迄今在其他星球登陸的人類最精密“移動科學實驗室”。這一項目總投資25億美元，是迄今最昂貴的火星探測項目。

“好奇”號自拍照由8張相片拼接而成，是通過火星車用于拍攝3D圖像的攝像機拍攝的。自拍照中可以看到，它身上分散著一些小石塊，NASA火星探測控制部門的工作人員表示，這些石塊是探測器在降落時被“吹”到機器表面的，不會對火星車的正常運轉產生不良影響。照片遠處則是“好奇”號著陸地蓋爾隕坑的邊緣。

“好奇”號項目負責人邁克·沃特金斯說：“這些照片不僅滿足了我們的好奇心，而且為我們提供了關鍵部件在登陸火星并最終抵達蓋爾隕坑時的重要信息。”

NASA官員表示，“好奇”號到目前的表現可謂完美無瑕，接下來工程師們要對其進行全面的嚴格“體檢”，這或許需要數周時間。

登陸后，“好奇”號將利用攜帶的10種科學武器探索這顆紅色星球過去及現在是否存在適宜生命存在的環境。以下是“好奇”號裝備情況介紹。

桅桿相機安裝在“好奇”號主車身上方的桅桿上，由兩個彩色相機組成，是“好奇”號的主要成像工具。它相當于“好奇”號的左、右眼，可以拍攝火星表面的三維圖像。

化學與攝像機儀最遠可向約９米外的火星巖石或土壤發射激光，使其表面薄層汽化，而后分析汽化后的成分。它包含一個可以確認受激原子類型的光譜儀和一個可以捕捉激光照射區域詳細圖像的望遠鏡，其激光器位于“好奇”號桅桿上。

阿爾法粒子Ｘ射線光譜儀安裝在“好奇”號機械臂末端，負責測量火星巖石和泥土中不同化學元素的豐度。這一儀器與樣本接觸后，能發射Ｘ射線和氦核，將樣本元素中的電子轟出原子核軌道，進而產生Ｘ射線。根據放射出的Ｘ射線特征，科學家能夠確定遭轟擊元素的類型。

火星手持透鏡成像儀功能相當于一個超級放大鏡，位于“好奇”號機械臂末端，可以拍攝火星表面巖石、土壤的詳細圖像，其精細度可以達到拍攝出一根頭發絲的水平。這臺儀器相當于科學家的一個高科技手持透鏡，可以對準他們希望對準的任何地方。

化學與礦物學分析儀可通過Ｘ射線衍射分析“好奇”號機械臂搜集的粉末狀巖石和土壤樣本，確定其中的礦物晶體結構。Ｘ射線衍射是地質學家在地球上常用的重要分析技術，但在火星上還從未使用過。

火星樣本分析儀是“好奇”號的心臟，重約38公斤，約占“好奇”號科學儀器總重量的一半。它由3個獨立的儀器構成：質譜儀、氣相色譜儀和激光光譜儀。這些儀器負責搜尋構成生命的要素——碳化合物。它們還將搜尋與地球上生命有關的氫、氧和氮等元素，評估某些元素不同同位素的比例，尋找行星變化的線索。

火星車環境監測站安裝在“好奇”號桅桿中部，負責測量火星氣候的日常和季節性變化。它能夠評估火星表面風速、風向、氣壓、相對濕度、地面溫度、紫外線輻射程度等。這一設備是由西班牙提供給美國航天局的。

輻射評估探測器用于準備未來的火星探索任務。它能監測來自太陽的高能原子和亞原子粒子，評估火星表面的輻射環境及其對未來登陸火星宇航員的危害。這些信息對未來的載人火星探索以及評估火星是否具有適于生命存在的環境都很重要。

動態中子反照率探測器安裝在“好奇”號主車身背部附近，用于尋找火星地下的水冰以及晶體結構中含有水分子的礦物。這臺儀器可向火星地表發射中子束，然后記錄中子束的散射速度。氫原子可以延緩中子的速度，如果大量中子速度遲緩，便說明地下可能存在水或者冰。這一由俄羅斯航天署提供的探測器能夠發現火星地表下50厘米以內的氫原子。

火星降落成像儀是一臺小型攝影機，安裝在“好奇”號主車身上，負責拍攝“好奇”號著陸過程的影像，并為科學家提供蓋爾隕坑的地質信息。

“好奇”號探測器成功著陸后，將在火星開始長達2年的探測任務。而此前，探測器火星表面著陸成功率僅為30％，多數火星探測器難逃墜毀、灼傷、失蹤的命運。

火星是一個非常難以到達的地方，盡管有著很多探測器成功抵達火星的先例，但是人類航天歷史記錄上還是充斥著慘痛的故事——火星任務失敗的例子不勝枚舉，而這片廣闊的紅色星球，也成為了探測器機器人的墓地。

在前蘇聯、俄羅斯、美國、歐洲以及日本所有的火星探測任務中，超過半數都以失敗告終。其中一些是因為火箭發射出現故障，而另外一些則是因為飛行過程中或抵達火星時系統錯誤。

“好奇”號將成為迄今為止人類放置在別的星球的最大的人造物體。“好奇”號的著陸難度空前巨大——“好奇”號有著精心打造的降落傘、火箭、飛碟裝平臺等，整個下降過程每一道程序都需要表現完美，否則“好奇”號就會成為火星凹凸不平的表面上一個新增的灼熱的隕石坑。

考慮到這一點，美國宇航局對能否成功著陸，充滿了焦慮和希望。但至少，隨著“好奇”號成功登陸，現在美國宇航局的人終于可以松一口氣了。

在“好奇”號登陸火星的過程中，最驚險的歷程當屬進入火星大氣層、下降然后著陸。在短短7分鐘內，“好奇”號時速將由約2萬公里下降至零，由于難度高、風險大，美國航天局稱之為“恐怖7分鐘”。

切入：“好奇”號進入火星大氣層的切入點距著陸點高度約為131公里，切入時速度約為每秒5.9公里。進入火星大氣層之前，飛行器隔熱罩上安裝的小型發動機點火，調整飛行器姿態，將隔熱罩正對前方。

下降：切入大氣層后，飛行器通過拋掉兩塊鎢質載荷的方式錯開原有重心位置，幫助飛行器與火星大氣層發生劇烈摩擦時獲得升力。降落傘打開之前，隔熱罩再次拋掉一組物質負荷，為降落傘順利打開做好準備。降落傘在距火星表面約11公里時啟動，名為“天空起重機”的助降設備為“好奇”號降速后，逐步與隔熱罩、降落傘分離，“天空起重機”上安裝的8臺反沖推進發動機同時啟動，進入有動力的緩慢下降階段。

著陸：當反沖推進發動機將“天空起重機”和“好奇”號組合體的速度降至大約每秒0.75米之后，幾根纜繩伸出，將“好奇”號從“天空起重機”中吊出，懸掛在下方。此時，“天空起重機”和“好奇”號組合體距火星表面已經很近。隨著組合體的進一步下降，纜繩不斷被拉長，“好奇”號火星車的輪子和抗震系統在觸地時立刻啟動，纜繩被立即自動切斷，“天空起重機”隨后在距離“好奇”號一定安全距離范圍內著陸。

將“好奇”號在7分鐘內由時速約2萬公里驟降至零并非易事。“好奇”號項目的運營由美國航天局噴氣推進實驗室負責，該實驗室工程師亞當·斯泰爾茨納認為，“好奇”號著陸“難度系數高于10”。

早期火星登陸器均包裹在氣囊內“砸”在火星表面。這種著陸方式對“勇氣”號和“機遇”號等個頭較小、重量較輕的探測器來說還行得通。不過，“好奇”號重近1噸，是“勇氣”號和“機遇”號的5倍多，老方法已不適用。

因此，科學家只能另尋他途。火星大氣層比較稀薄，如果沒有外力相助，單靠火星大氣的摩擦阻力最多只能使“好奇”號時速由約2萬公里降至約1600公里。選擇可以制動降落的“天空起重機”無疑可以解決降速問題。

對人類發射的著陸器來說，火星歷來不是個好去處，事實上，人類發射的半數以上火星探測器以失敗告終。盡管美國有過成功先例，但這并不能為“好奇”號著陸成功“打包票”。

即便整個復雜的著陸過程已經過精心設計，火星表面的反常沙塵暴、突然的大風或其他問題都可能使著陸失敗。等到2.4億公里外的科學家接到信號時，“好奇”號要么已經著陸，要么已經功敗垂成。