原標(biāo)題：NASA下一代火星車(chē)著陸點(diǎn)敲定 這隕石坑曾經(jīng)充滿水

美國(guó)宇航局（NASA）于11月19日宣布,，首個(gè)采集火星巖石并最終返回地球的火星車(chē)將會(huì)探索赤道附近的Jezero隕石坑,。Jezero是一個(gè)45千米寬的隕石坑，這里曾經(jīng)充滿了水,，因此火星生命有可能在隕石坑中繁衍,。

“好奇”號(hào)火星車(chē) 新華社 資料圖

“從這個(gè)獨(dú)特的區(qū)域獲取樣本將徹底改變我們對(duì)火星及其孕育生命能力的看法?！睆?個(gè)候選著陸地點(diǎn)中選擇了Jezero隕石坑的NASA科學(xué)副局長(zhǎng)Thomas Zurbuchen這樣說(shuō)道,。

目前還不確定的是，火星車(chē)在完成對(duì)Jezero隕石坑的測(cè)量后,，是否會(huì)繼續(xù)長(zhǎng)途跋涉到另一個(gè)地點(diǎn),。一些科學(xué)家希望探測(cè)器能夠前進(jìn)28公里，到達(dá)一個(gè)被稱為“中點(diǎn)”的地方,，在那里它可以對(duì)這顆紅色星球上已知最古老的巖石進(jìn)行取樣。

該機(jī)構(gòu)位于華盛頓哥倫比亞特區(qū)的行星科學(xué)部的代理主任Lori Glaze說(shuō)：“無(wú)論如何,，2020年發(fā)射的下一代火星車(chē)將為NASA在未來(lái)幾年的火星計(jì)劃指明方向,。”

Jezero隕石坑是36億年前由一顆隕石撞擊形成的,。有一段時(shí)間,，這里的水深大約為250米,，之后這些水流了出來(lái)，留下的沉淀物可能包含有生命的記錄——如果它們真的存在的話,?！澳憧吹揭粋€(gè)峽谷形成并留有沉積物?！痹撊蝿?wù)的項(xiàng)目科學(xué)家Kenneth Farley說(shuō),，“這是一個(gè)主要的吸引力?！?/p>

Zurbuchen說(shuō),，Jezero隕石坑地貌豐富，對(duì)研究火星很有價(jià)值,。研究人員根據(jù)已有資料認(rèn)為,，這個(gè)隕石坑曾經(jīng)是河流三角洲，有黏土和碳酸鹽巖等,，可能還有水流曾經(jīng)帶來(lái)的各種礦物質(zhì),，因此有望在這里收集到有機(jī)分子，發(fā)現(xiàn)微生物存在的跡象,。

但研究人員也表示,，這里有大量巨石和懸崖，多處為風(fēng)蝕地貌,，這種地質(zhì)多樣性給火星車(chē)的著陸帶來(lái)挑戰(zhàn),。

Farley說(shuō)，由于Jezero隕石坑是碳酸鹽巖的故鄉(xiāng),，其化學(xué)成分可以揭示湖水和火星大氣在遙遠(yuǎn)的過(guò)去是如何相互作用的,。而上游發(fā)現(xiàn)的各種各樣的巖石可能已經(jīng)被沖入隕石坑，探測(cè)器也可以在那里研究它們,。

Farley說(shuō),，這個(gè)隕石坑的科學(xué)價(jià)值一直吸引研究人員，但過(guò)去認(rèn)為,，火星車(chē)難以在這里安全著陸,，然而新技術(shù)使火星車(chē)在此著陸成為可能。比如工程師開(kāi)發(fā)了一種被稱為“地形相對(duì)導(dǎo)航”的新技術(shù),，可將火星車(chē)安全送至火星表面,。

Jezero隕石坑的不同地質(zhì)構(gòu)造及周?chē)h(huán)境幫助它擊敗了2020年火星車(chē)的其他潛在目的地。其中包括火星上一些最古老巖石——“東北錫爾蒂斯”,，以及“勇氣號(hào)”火星車(chē)在2004年至2011年間探測(cè)過(guò)的哥倫比亞山,。

耗資24億美元的火星車(chē)計(jì)劃于2020年7月發(fā)射，2021年2月登陸火星。它將攜帶37根樣品管和5個(gè)備件,，并用它的機(jī)械臂將其裝滿,。火星車(chē)的機(jī)械臂是一種用來(lái)鉆取長(zhǎng)而細(xì)的火星巖石的裝置,。在探索這顆紅色星球的過(guò)程中,，火星車(chē)將收集各種樣品，并最終將這些樣品送回地球,。

NASA還沒(méi)有制定出將樣本運(yùn)回地球的詳細(xì)計(jì)劃,。Zurbuchen表示，他們希望在本世紀(jì)20年代末向火星發(fā)射一架探測(cè)器,，之后取回這些巖石樣本,，并在本世紀(jì)30年代初將它們送回地球。

目前,，NASA于2001年發(fā)射的“奧德賽”和2005年發(fā)射的MRO依然在環(huán)繞火星運(yùn)轉(zhuǎn),。此外，美國(guó)2003年發(fā)射的“機(jī)遇”號(hào)火星車(chē)和2011年發(fā)射的“好奇”號(hào)火星車(chē)也在火星表面上工作,。

火星是太陽(yáng)系由內(nèi)往外數(shù)第四顆行星,，屬于類地行星，直徑約為地球直徑的一半,，自轉(zhuǎn)軸傾角,、自轉(zhuǎn)周期相近，公轉(zhuǎn)一周則花兩倍時(shí)間,。其橘紅色外表是因?yàn)榈乇肀怀噼F礦（氧化鐵）覆蓋,，火星被認(rèn)為是太陽(yáng)系中最有可能存在地外生命的行星。（趙熙熙）

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從月球車(chē)到火星車(chē)有多難 火星著陸要經(jīng)歷“恐怖7分鐘”

2016年8月31日訊,，新聞背景8月23日,，“中國(guó)火星探測(cè)工程名稱和圖形標(biāo)識(shí)全球征集活動(dòng)”新聞發(fā)布會(huì)在北京召開(kāi)，并首次公布了中國(guó)第一個(gè)火星探測(cè)器和火星車(chē)外觀設(shè)計(jì)構(gòu)型,。2020年,，我國(guó)首次火星探測(cè)將一次完成“環(huán)繞、著陸,、巡視”三個(gè)探測(cè)任務(wù),，這在世界火星探測(cè)史上是前所未有的，將面臨巨大挑戰(zhàn),。此前,，只有美國(guó)海盜號(hào)火星探測(cè)器一次實(shí)現(xiàn)了“環(huán)繞、著陸”兩個(gè)探測(cè)目標(biāo),。

目前,，我國(guó)已通過(guò)嫦娥1號(hào),、2號(hào)完成了對(duì)月球的“環(huán)繞”探測(cè)任務(wù)，通過(guò)嫦娥3號(hào)完成了對(duì)月球的“著陸,、巡視”探測(cè)任務(wù)，所以有不少航天愛(ài)好者會(huì)問(wèn),，我國(guó)的火星車(chē)能否借鑒玉兔號(hào)月球車(chē)的研制技術(shù),？探測(cè)月球與探測(cè)火星有什么區(qū)別？要回答這一問(wèn)題,，首先要了解月球和火星各自的概況,，然后才能通過(guò)對(duì)比分析認(rèn)識(shí)它們的異同。

不一樣的星球

首先應(yīng)該知道的是,，雖然月球與火星都是地外星球,，但它們有很多不同之處。例如：

月球以1.02千米/秒（3683千米/小時(shí)）的速度,，在稍扁的軌道上繞地球公轉(zhuǎn),，離地球時(shí)近時(shí)遠(yuǎn)，最近時(shí)約36萬(wàn)千米,，最遠(yuǎn)時(shí)約40萬(wàn)千米,，平均距離約為384400千米。而火星以橢圓軌道繞太陽(yáng)飛行,，它與地球的最近距離約為5500萬(wàn)千米,，最遠(yuǎn)距離則超過(guò)4億千米。大約每隔26個(gè)月就會(huì)發(fā)生一次火星沖日,，地球與火星的距離在沖日期間會(huì)達(dá)到極近值,，通常只有不足1億千米。

月球是地球唯一的一顆天然衛(wèi)星,，其質(zhì)量相當(dāng)于地球質(zhì)量的1／81,，所以引力較小，其表面重力只有地球的1/6,。而火星比月球大許多,，質(zhì)量相當(dāng)于地球質(zhì)量的11%，其表面重力約為月球的2.5倍,、地球的4/10,。

月球上沒(méi)有大氣，所以沒(méi)有風(fēng)雨變幻,，無(wú)法靠對(duì)流的方式來(lái)傳遞熱量,，這使得月球的白天和夜晚的溫差高達(dá)310℃。月球白天最高溫度可達(dá)130℃,；晚上溫度會(huì)下降到-180℃左右,，且月球的白天和夜晚各自長(zhǎng)達(dá)13.5天,。而火星有大氣，但非常稀薄,，密度大約只有地球的1%,。火星赤道中午時(shí)可達(dá)20℃,，兩極最低溫度-140℃,。巨大沙塵暴是火星大氣中獨(dú)有的現(xiàn)象，幾乎在每個(gè)火星年里都要發(fā)生一次,，最大可達(dá)地球12級(jí)臺(tái)風(fēng)的幾倍,，而且一旦刮起來(lái)可持續(xù)3個(gè)多月。

由于月球的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)周期一樣,，都是一個(gè)恒星月（27日7時(shí)43分11秒）,，所以在地球上只能看見(jiàn)月球的一面，背向地球的一面永遠(yuǎn)看不見(jiàn),。而火星自轉(zhuǎn)周期為24小時(shí)37分,，即火星上的一天幾乎和地球上的一樣長(zhǎng)?；鹦枪D(zhuǎn)一周約為687天,，即火星的一年約等于地球的兩年。

在月球上,，除懸崖峭壁外,，幾乎所有月面都覆蓋著平均厚度為3-5米的月壤。月壤的粒度分布很廣,，但絕大部分顆粒在30微米到1毫米之間,，摸起來(lái)跟面粉一樣細(xì)膩。而火星和地球一樣擁有多樣的地形,，有高山,、平原和峽谷，基本上是沙漠行星,，地表沙丘,、礫石遍布，遍布遭隕星襲擊后因撞擊形成的坑坑洼洼,。它最引人注目的地形特點(diǎn)是干涸的河床,，多達(dá)數(shù)千條，蜿蜒曲折,，縱橫交錯(cuò),。它們主要集中在火星的赤道區(qū)域附近。

不一樣的路程

美國(guó)3代火星車(chē)比較,。

從上述對(duì)比可以看到,，月球和火星大相徑庭,，而這些差異直接影響到月球車(chē)和火星車(chē)的設(shè)計(jì)、研制,、試驗(yàn),、發(fā)射、著陸,、巡視和探測(cè)等許多方面,。

由于距離遠(yuǎn)，對(duì)發(fā)射火星探測(cè)器的火箭要求也比較高,。月球探測(cè)器進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道的速度為10.9千米/秒。而火星探測(cè)器要進(jìn)入地火轉(zhuǎn)移軌道的速度必須達(dá)到第2宇宙速度才行,，即11.2千米/秒,。因此，發(fā)射同等質(zhì)量的月球探測(cè)器和火星探測(cè)器時(shí),，后者要求用推力更大的火箭,。

火星探測(cè)器飛往火星的時(shí)間和距離，比月球探測(cè)器飛往月球的時(shí)間和距離長(zhǎng)得多,，前者最快一般需約7個(gè)月,，后者最快只需四五天就能到達(dá)目的地，所以對(duì)火星探測(cè)器的測(cè)控,，要比對(duì)月球探測(cè)器的測(cè)控通信復(fù)雜得多,。

同樣的一個(gè)信號(hào)，從月球發(fā)射到地球接收和從火星發(fā)射到地球接收要差100萬(wàn)倍,。正因此,，測(cè)控火星探測(cè)器對(duì)探測(cè)器本身以及地面測(cè)控站，都提出了很高的要求,，既要求火星探測(cè)器裝有高增益天線,，也要求地面有天線直徑很大的深空測(cè)控站（天線的直徑和探測(cè)距離成正比，增大天線口徑可以增加探測(cè)距離）,。近年,，我國(guó)在佳木斯和喀什分別建成了直徑64米和35米S/X雙頻段地面深空測(cè)控站（以前是18米），它們能滿足未來(lái)火星探測(cè)器的測(cè)控要求,，曾對(duì)距地球約1億千米的嫦娥2號(hào)進(jìn)行了測(cè)控,。

由于距離地球遠(yuǎn)，火星探測(cè)器測(cè)控信號(hào)的傳輸延時(shí)很長(zhǎng),，單向就達(dá)15-25分鐘,，而月球探測(cè)器測(cè)控信號(hào)的傳輸延時(shí)單向僅為1秒多，對(duì)火星探測(cè)器的遙測(cè)遙控比月球探測(cè)器更為復(fù)雜,，要求火星探測(cè)器有更高的自主性,。

由于路途漫漫,，火星探測(cè)器在飛往火星的途中，要進(jìn)行比月球探測(cè)器次數(shù)更多,、更精確的軌道修正才行,，這樣才能準(zhǔn)確地飛到火星。如果火星探測(cè)器在地火轉(zhuǎn)移軌道近地點(diǎn)有1米/秒的速度誤差或1千米的高度誤差,，飛到火星附近時(shí)都將產(chǎn)生10萬(wàn)千米的位置誤差,。

因?yàn)榛鹦翘綔y(cè)器遠(yuǎn)離太陽(yáng)，它所受到的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度大大減弱,，其太陽(yáng)電池翼性能必須更高,。另外，火星車(chē)的太陽(yáng)電池翼還要能經(jīng)受火星巨大沙塵暴的考驗(yàn),，美國(guó)第1代火星車(chē),，就是因?yàn)榛鹦巧硥m暴覆蓋了其太陽(yáng)電池翼而沒(méi)有開(kāi)展更長(zhǎng)時(shí)間的探測(cè)工作。據(jù)悉,，我國(guó)的火星車(chē)有4個(gè)太陽(yáng)能電池板,。

現(xiàn)在，我國(guó)火星探測(cè)面臨的難題是要一次完成“環(huán)繞,、著陸,、巡視”，而不能像“嫦娥工程”或國(guó)外大多數(shù)火星探測(cè)那樣,，先發(fā)射軌道器幫助選擇合適的著陸地點(diǎn),，然后再發(fā)射著陸器在選好的著陸點(diǎn)著陸。這就需要事先掌握,、分析其它火星探測(cè)器拍攝的大量火星圖片和研究成果,，從中選擇幾個(gè)候選著陸地點(diǎn)；另外,，還要通過(guò)我國(guó)火星環(huán)繞器發(fā)回的圖像最終確定著陸地點(diǎn),。

據(jù)悉，我國(guó)的火星著陸地區(qū)已初步選定在火星北緯5°至39°一帶,。之所以選擇低緯度地區(qū)是由于我國(guó)火星車(chē)將用太陽(yáng)能供電,，從光照角度考慮，最理想的地方是火星赤道附近,，但是火星赤道附近的地形復(fù)雜,。另外，由于登陸火星99%以上的減速是靠大氣減速,，因此著陸點(diǎn)海拔越低減速時(shí)間越長(zhǎng),，著陸越安全。綜合考慮地形復(fù)雜度,、高程,、光照條件,、溫度等因素，火星比較適合著陸點(diǎn)在北緯5°至39°的區(qū)域,。

著陸“恐怖7分鐘”

美國(guó)鳳凰號(hào)火星著陸器利用發(fā)動(dòng)機(jī)反推著陸,。

月球沒(méi)有大氣，落月探測(cè)器不能依靠降落傘來(lái)減速進(jìn)行軟著陸,，而只能靠自己的發(fā)動(dòng)機(jī)反推來(lái)減小下降速度,，有人稱落月探測(cè)器著陸過(guò)程為“黑色700秒”。似乎在月表著陸比在有大氣的火星表面著陸更難,。

其實(shí),，在火星上著陸也不容易，要經(jīng)歷“恐怖7分鐘”,。由于火星探測(cè)器距離地球太遠(yuǎn),，無(wú)法依靠地面遙控，所以有人稱火星探測(cè)器切入火星軌道的難度,，相當(dāng)于從巴黎打一個(gè)高爾夫球，正好落到了日本東京的某個(gè)球洞里,。在探測(cè)器切入火星軌道后,，如果要在火星表面著陸，其過(guò)程類似于返回式衛(wèi)星,，但技術(shù)難度大得多,，因?yàn)檫b測(cè)和遙控信號(hào)十分微弱；另外,，當(dāng)探測(cè)器運(yùn)動(dòng)到火星背面時(shí),，地球無(wú)法準(zhǔn)確地確定其軌道參數(shù)，這就給探測(cè)器再入高度的選擇帶來(lái)困難,，許多探測(cè)器都因此功虧一簣,。1999年12月3日，美國(guó)“火星極區(qū)著陸器”在即將登陸火星表面時(shí),，由于軟件錯(cuò)誤導(dǎo)致其起減速作用的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)早關(guān)閉,，最終撞毀。2003年,，歐洲獵兔犬2號(hào)著陸器在與火星“火星快車(chē)”軌道器分離后便失蹤了,。

空間探測(cè)器在地外星球軟著陸方式目前主要有三種：一是氣囊彈跳式，二是著陸腿式,，三是空中吊車(chē)式,，每種方案都各有優(yōu)缺點(diǎn)。氣囊式比較簡(jiǎn)單,，成本低,，但只能滿足重量小的探測(cè)器軟著陸要求,；空中吊車(chē)式反之；著陸腿式介于它們兩者之間,。

月球沒(méi)有空氣,，蘇聯(lián)月球車(chē)1號(hào)、2號(hào),美國(guó)“阿波羅”登月飛船和我國(guó)嫦娥3號(hào)月球探測(cè)器等,，都采用緩沖發(fā)動(dòng)機(jī)反推+著陸腿的方式,。火星上有空氣,，在火星上著陸時(shí)都要使用降落傘來(lái)減速,，例如，美國(guó)海盜號(hào),、鳳凰號(hào)火星著陸器采用降落傘+緩沖發(fā)動(dòng)機(jī)反推+著陸腿的方式,；美國(guó)“火星探路者”、“火星漫游者”采用降落傘+氣囊彈跳的方式,；美國(guó)“火星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室”采用降落傘+緩沖發(fā)動(dòng)機(jī)反推+空中吊車(chē)的方式,。

據(jù)悉，我國(guó)2020年發(fā)射的火星著陸器-巡視器組合體,，將采用降落傘+緩沖發(fā)動(dòng)機(jī)反推+著陸腿的方式,，具體來(lái)說(shuō)就是經(jīng)過(guò)氣動(dòng)外形減速、降落傘減速,、反推發(fā)動(dòng)機(jī)減速,，展開(kāi)著陸腿，緩沖著陸到火星表面,。其可能的原因是：我國(guó)的巡視器即火星車(chē)質(zhì)量較大,，為200多千克；另外,，我國(guó)有嫦娥3號(hào)在月球著陸的先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)可以借鑒,，其中的懸停、避障技術(shù)居世界領(lǐng)先,。