了解NASA“好奇号”火星车的前世今生

　　好奇号火星车是一辆汽车大小的火星遥控设备。项目总投资25亿美元，是迄今（2012年）最昂贵的火星探测项目。

　　好奇号的前世今生

　　自20世纪初期开始，人们凭着望远镜中看到的火星影像和头脑中的想象，认为火星上可能存在生命，乃至火星人。然而，当最早的着陆探测器海盗1号和2号在1976年触及火星表面的时候，人们大失所望，来自海盗2号的照片显示了一个寒冷、贫瘠、干燥、显然死掉了的行星。然而，也是在同一时期，科学家在地球海洋底部的深海热泉里发现了极端微生物的存在，这证明生命可以适应各种环境。

　　自20世纪60年代以来，美国发射十余次火星探测器，仅6次实现火星着陆

　　1996年，美国宇航局发射了火星全球勘探者号探测器。这开启了新的探索火星的时期，一系列的轨道器和着陆器被送往火星。探测的结果让科学家了解到，火星其实蕴藏着活力。

　　2004年登陆火星的勇气号和机遇号火星车已经发现，火星在过去曾经是温暖和湿润的，甚至可能存在过海洋。但是后来它的环境发生了巨大的转变。自那时起，美国宇航局火星探测任务的科学目标就围绕考察火星是否曾经支持生命存在而进行，好奇号火星车亦进一步推进美国宇航局“跟着水走”的战略。

　　2008年11月18日，一项面向全美五岁至十八岁学生的为火星车命名的比赛开始。2009年3月23日至29日，普通公众为九个进入决定的名字进行投票，为火星车的最终命名作为参考。2009年5月27日，NASA宣布采用华裔女生马天琪的“好奇”来命名火星车。

　　2011年11月26日，好奇号发射升空，此后顺利进入飞往火星的轨道。北京时间2012年8月6日13时31分“好奇”号在火星盖尔陨坑中心附近山脉登陆。好奇号火星车将展开为期一个火星年（大约687个地球日，也就是差不多两年的）的探测，主要任务是查明火星过去或现在是否有生命存在。

　　好奇号的发现之旅

　　拍到火星日偏食

　　2012年9月，好奇号火星车拍摄了大量火星日偏食的照片。地球上的日食由月球在太阳和地球之间穿过形成，火星上的日食则由火星的两颗卫星所致。照片中，太阳被火卫一遮住，好像被“咬”了一口。

　　发现火星古河床遗迹

　　2012年9月27日，美国宇航局的科学家称，他们在“好奇号”传回的火星照片上发现，在盖尔陨石坑(GaleCrater)北部边缘和夏普山(MountSharp)之间有许多已经聚合成砾岩的碎石，这些碎石应该是非常湍急的河水流过时带到这里的。根据这些碎石的大小和形状，科学家估算出这条古老火星河流的流速为大约0.9米/秒，深度大概相当于人的脚踝到臀部之间的高度。一些碎石已经被磨得十分圆滑，证明它们是经过了漫长的旅程到达这里的。

　　发现不明物体似金属碎片

　　2012年10月7日，在首次收集火星土壤样本时，好奇号火星车发现地面上存在一个尺寸很小的不明物体，好似银片或者其他某种物品的碎片。10月8日，由于发现地面上的一个明亮物体——可能是从“好奇”号上脱落的碎片——项目组决定不使用机械臂。“好奇”号拍摄了这个物体的照片，以帮助项目组进行鉴别并评估可能对样本收集带来的影响。

　　铁证证明火星有水

　　2013年9月，美国航天局“好奇”号火星车发现，火星表面土壤按重量算约2%是水分，这意味着每立方英尺(不到0.03立方米)的火星土壤能够获得约1升的水。美国伦斯勒理工学院和美国航天局等机构研究人员2013年9月26日在《科学》杂志上报告说，他们利用“好奇”号携带的样本分析仪，将其登陆火星后获得的第一铲细粒土壤加热到835摄氏度的高温，结果分解出水、二氧化碳以及含硫化合物等物质，其中水的质量约占2%。论文第一作者、伦斯勒理工学院的劳里·莱欣说，“现在知道火星上应该有丰富的、可轻易获得的水”，这是“最令人激动的结果之一”。今后如果有人登上火星，只需在火星表面铲起土壤，然后稍稍加热，就可获得水。

　　2013年12月，好奇号项目组接连在《科学》杂志上发表文章，报告了最近好奇号测定火星岩石的研究。“Cumberland”是好奇号在火星上钻探取样的第二块岩石，也是第一块被在原地进行就地年龄分析的岩石样品。美国加州理工学院的肯尼斯·法雷(KennethFarley)教授发表的一篇论文详细报告了对这块岩石的分析过程。该团队测量数据显示这块火星岩石的年龄大致在38.6~45.6亿年之间。这也符合此前科学家们对盖尔陨坑的年龄估算。

　　好奇号火星车：动力——核能！

　　地球上的车子，用汽油的、柴油的、天然气的、电动的、燃料电池的……但是都没见过用核动力的吧！好奇号搭载有一枚由美国能源署提供的钚238（plutonium-238）放射性同位素原料。钚238是一种强力的α射线源，即可以释放出氦核射线的放射性物质。一个钚238释放出一个氦核（两个中子和两个质子）以及5.6MeV能量后，就会衰变为一个铀234。钚238的半衰期为87.7年，就是说1克钚238在87.7年后才有0.5克衰变成铀234，所以是挺危险的放射性材料。

　　不过由于持续衰变，钚238会产生热能，1克钚238能持续产生约0.5瓦的能量。好奇号搭载有4.8kg钚238，因此可以持续产生约2000瓦（2kW）的热能，并且在14年后还能有80%的能量输出。这个能量远高于太阳能电池板提供的能量，跟一辆小摩托车的发动机功率相当了，适合用于巨大的好奇号火星车。

　　当然，光有热能还不够。波音公司与爱达荷国家实验室共同研发了一种叫多任务放射性同位素热电转换器（Multi-MissionRadioisotopeThermoelectricGenerator，简称MMRTG）的装置，可将这块核燃料2kW的热能转换成125瓦的电能，剩余的热能可用于加热车载设备。其一天的总发电量可达2.5kWh，相比起来，老一代的火星车采用的太阳能电池板一天只能产生0.58kWh的电能。

　　当然区区125瓦的瞬时功率驱动一辆接近1吨的好奇号，即使在火星的重力下也依然困难。因此好奇还搭载有两枚容量为4.2万毫安时的锂离子电池，两枚锂离子电池可利用MMRTG产生的电能充电，并且在短时间能输出更大的峰值功率，以提供给好奇号的实验设备以及行走时使用。

　　好奇号在火星的岩石中除了水，还发现了二氧化碳、二氧化硫、氢化硫、氯甲烷、二氯甲烷等较为复杂、且跟生命活动都息息相关的分子。火星曾经或者现在是否存在生命？目前还没法下定论，但如果说“火星过去的环境适合生命存在”这绝对是一个真命题。好奇号带来了越来越多的好消息，而再未来的火星征途中，相信好奇号还会有更多让人惊喜的发现。

　　不过，火星恶劣的自然环境也让“好奇号”饱受摧残。近日，NASA公布了一批“好奇号”的最新照片。与刚登陆火星时相比，“好奇号”的车身上已经覆盖了不薄的一层尘埃，而且螺栓连接处也已经出现了腐蚀痕迹，至于车轮嘛，更是被火星岩石弄得“千疮百孔”。对此，NASA工程师表示，目前积尘的水平还不至于影响“好奇号”太阳能能源系统的健康，反而是车轮上的破洞最为令人担心。目前，“好奇号”仍在继续努力向着目的地“夏普山”进发。

　　在好奇号仍在火星上努力工作的同时，NASA也在研发下一代火星车。新一代火星车预计将在2018年发射升空，2020年抵达火星。这一次，好奇号的继任者将搜索火星存在生命的直接证据。且让我们拭目以待，希望届时我们还能为大家一览这新一代的火星车！