登陆外星的漫游车
2012-05-16杨孝文
□ 杨孝文
地外世界没有平坦的道路,环境十分恶劣,因此,科学家首先会派遣无人驾驶的漫游车打前站,而后才考虑载人登陆,迄今为止,科学家已经向我们的近邻——月球和火星发射了多部这样的漫游车,还有多部将在未来几年相继发射,其中最著名的有以下10辆。
苏联研制的月球车1号(1970年~1971年)
苏联打造的月球车英文名“Lunokhod”,在俄语中意为“月球步行者”。1969年,美国航天员成功登陆月球,铺天盖地的宣传让苏联的月球车黯然失色。无论怎样,“月球车1号”都是人类在工程学领域取得的一项成功,尤其是对于苏联来说,它是人类历史上第一个用于登陆另一个天体并执行探索任务的远程遥控探测器。
“月球车1号”于1970年11月10日搭乘“月球17号”飞船发射升空,一周后成功在月表实现软着陆。虽然在设计上“月球车1号”只能在月球上正常运转3个月球日(大约3个地球月),实践中却超过11个月球日(接近1个地球年),行进距离达到10540米,超出所有人预计。
苏联研制的月球车2号(1973年)
受“月球车1号”取得成功鼓舞,苏联又制造了“月球车2号”,在设计上与“月球车1号”基本相同。1972年,“月球车2号”搭乘“月球21号”飞船发射升空,1973年1月15日登陆月球。与它的前辈一样,“月球车2号”也装有一个好似蛤壳的圆盖,上面安装太阳能电池板。这个盖子在白天打开,夜晚闭合。关闭后,车载放射性同位素发电机负责发电,为月球车保温。
“月球车2号”在月球上工作了5个月球日,行进距离达到37千米。1973年6月初,地面控制人员与它失去联系。据信,圆盖可能掠过一个陨坑的边缘,导致月球尘土掉进月球车组件,致使冷却系统失灵。2010年,研究人员对美国航宇局月球勘测轨道器传回的图像进行分析后发现了“月球车1号”和“月球车2号”的安息地。
苏联研制的Prop-M火星车(1971年)
苏联研制的Prop-M火星车体积与烤箱相当,装有一对类似滑雪板的轮缘,而不是轮子。在设计上,Prop-M火星车用于探索登陆器附近的区域,它们通过输电和通信电缆与登陆器相连。苏联共向火星发射了两辆PrOP-M火星车,一个搭乘“火星2号”飞船,于1971年11月末在火星表面坠毁,另一个搭乘“火星3号”飞船,1971年12月2日在火星表面实现软着陆,但在着陆后短短14.5秒,控制人员便与其失去联系。这辆火星车只向地面控制人员传回一幅照片,由于拍摄时光线极暗,没有展示任何细节。据信,这辆火星车的通讯系统在猛烈的尘暴中毁坏。
美国研制的“旅居者”号火星车(1997年)
美国航宇局“火星探路者”任务的一大亮点就是“旅居者”号火星车。这辆火星车采用6轮设计,重量刚刚超过10.5千克,长65厘米。“旅居者”号装有一个由3台照相机构成的成像系统,一个阿尔法质子X射线光谱仪以及一个用于分析火星岩石的设备。此外,它还配备了当时非常先进的车载电脑,采用100 kHz英特尔80C85 CPU,176 KB的闪存固态存储器以及512 KB的随机存取存储器。“旅居者”号任务取得巨大成功,1997年7月4日登陆后工作了83个火星日,向地球传回550幅照片。
美国研制的“勇气”号火星车(2004~2010年)
美国航宇局的火星探测漫游者-A(MER-A)“勇气”号火星车于2004年1月4日在火星表面登陆,2010年3月最后一次与地球取得联系。与它的双胞胎“机遇”号(MER-B)一样,“勇气”号也是超龄服役,在火星表面的跋涉距离达到7.73千米。在火星尘暴无意间清理“勇气”号的太阳能电池板后,这辆火星车得以超龄服役,服役时间是原计划的几倍。
服役期间,“勇气”号遭遇一系列挑战,包括一个轮子破损罢工,被埋进沙子深处以及不得不倒着前进。它是一辆非常强悍的火星车,经受住超乎想象的恶劣环境的考验。在“生命”的最后4个月,“勇气”号深陷火星沙之中,由于只有4个轮子正常工作,它无法摆脱困境,只能等待最后时刻的到来。
美国研制的“机遇”号火星车(2004年至今)
美国航宇局的“机遇”号火星车是目前唯一一个在火星表面执行任务的人造探测器。2004年1月25日,在火星另一侧登陆的“机遇”号驶下登陆器平台,开始执行探索任务。目前,这辆火星车的行进距离已超过34千米。“机遇”号已经超龄服役,服役时间是制造者最初预计的30倍。它在维多利亚陨坑和周边地区度过两年,研究出露层。研究发现显示火星曾是一个比现在更温暖和更湿润的星球。“机遇”号和“勇气”号使用了从世贸中心灾难现场发现的铝。这种金属用于制造保护罩,保护火星车钻机的电缆,上面还印有美国国旗。
美国研制的“好奇”号火星车(2012年)
美国的最新火星车“好奇”号是迄今为止制造的体积最大的火星车,2011年11月26日成功发射。这辆火星车是美国航宇局火星科学实验室任务的一部分。据估计,SUV 大小的“好奇”号将于2012年8月5日借助未经验证的“太空起重机”在火星表面着陆。“好奇”号重900千克,长3米,由一台放射性同位素热电式发电机提供电力,这一点与1976年的“海盗”号登陆器类似。热电式发电机内装有4.8千克钚-238二氧化物,发电能力超过太阳能电池板,能够满足“好奇”号的用电需求。
中国研制的嫦娥三号卫星(2013年)
中国制定了庞大的月球与行星探索计划,在派遣航天员登陆月球前,中国将首先派遣轮式月球车打前站。“嫦娥三号”月球探测器的月球车目前正在中国西部的沙漠地区进行耐久性测试,预计于2013年登陆月球表面。“嫦娥三号”的月球车由中国独立研制,将采用先进的智能机器人技术,可对距离登陆器5千米的区域进行探索和分析。
印度研制的月船2号探月器(2014年)
2008年,印度空间研究组织的“月船1号”月球探测器发现强有力证据,证明月球北极地区存在水冰,一时之间引起国际天文学界的关注。现在,印度空间研究组织正准备实施更雄心勃勃的“月船2号”任务。“月船2号”是一个月球登陆器,搭载一辆轮式月球车。印度空间研究组织与俄罗斯联邦航天局合作,共同实施这项集轨道器、登陆器和月球车于一身的任务。“月船2号”预计于2013年末或者2014年初发射升空。
欧洲与美国合作的“火星生命”探测器(2019年)
“火星生命”(“ExoMars”)任务是一项雄心勃勃的火星探索任务,共分两部分。这个火星探测器由欧洲空间局和美国航宇局合作研制。任务的第一部分是发射一个装有静态登陆器的轨道器,预计于2016年发射。两年后进行第二次发射,将“火星生命”号火星车送上火星表面,预计于2019年登陆。“火星生命”号火星车采用6轮设计,质量接近295千克,体积介乎美国宇航局的火星探测漫游者和“好奇”号火星车之间。其最引人注目的地方当属自治软件包,能够在地球上的地面控制人员不输入指令情况下自行做出导航决定。这辆火星车每天可行进100米,设计寿命大约218个火星日(超过200个地球日)。