目標火星！NASA 的“毅力號”有架無人機相隨

台灣時間 7 月 30 日 19:50，美國 NASA 當下最先進的火星探測車「毅力號」（Perseverance）在佛羅裡達州卡納維拉爾角，由宇宙神 5 號運載火箭發射升空。「我們一起，向火星進發。」毅力號在自己的 Twitter 上寫道。

毅力號還得花七個月的時間，才能抵達火星，預計於 2021 年 2 月 18 日，在火星上的傑澤羅（Jezero）隕石坑著陸。這個隕石坑是一個距今約 35 億年的古老湖泊的遺跡，寬約 45 公里，科學家們認為這裡可能是尋找古代生命跡象的最佳地點之一。

傑澤羅（Jezero）隕石坑｜NASA

抵達後，火星車將在為期至少一個火星年（約 689 個地球日）的任務期間，搜尋古代微生物生命的跡象，描述氣候和地質特徵，並為將來返回地球收集樣本。

非常有意思的是，本次發射，除了毅力號之外，還搭載了一架小型火星直升機，能夠對火星車著陸區域附近進行空中偵查。一旦成功，將成為首架在其他行星上飛行的可控飛行器。

火星上的自動駕駛汽車

NASA 在火星上成功登陸的第一台火星車是 1997 年的「索傑納號」（Sojourner），大概只有微波爐那麽大。之後，美國又將「勇氣號」和「機遇號」送往火星，這兩台高爾夫球車大小的雙胞胎火星車在 2004 年發現火星在變成冰凍沙漠之前曾有水存在的證據。


到了 2012 年，「好奇號」開始執行任務，它和汽車差不多大。它發現，蓋爾隕石坑（Gale Crater）在數十億年前曾是一個湖泊，那裡的環境也許可以支持微生物存活。

而剛剛順利升空的毅力號，就是在好奇號的基礎上進行改進的。「由於當初製造好奇號剩餘的備用零件都還在，所以才能在 NASA 微薄的預算裡推動這個任務。」NASA 的科學副署長 John M. Grunsfeld 說道。但毅力號配備了更強大的相機系統，和專門的地形繪製與導航電腦，這使得它能更自由地決定路線和前進方式。因此，毅力號被 NASA 噴氣推進實驗室的機器人系統工程師 Philip Twu 稱為「火星自動駕駛汽車」。與地球上的人一樣，毅力號使用一系列將數據反饋給機器視覺算法的傳感器進行導航。

毅力號火星車配備了七大科學儀器，23 顆相機，2 個麥克風和一個鑽。所有這些更新，讓毅力號一天能平均行進 200 公尺左右的距離，與目前探測車的單日行進距離紀錄，由機遇號所創下的一日 210 公尺相當。可以說，它從一開始就是以長途旅行為前提設計的探測車了。

火星上的首架人類直升機

在本次火星任務中，NASA 還給毅力號配了一台火星無人機。這架名為「機智號」（Ingenuity）小直升機重僅為 1.8 公斤，高 0.5 米。因為火星的大氣稀薄，密度只有地球大氣的 1%。所以，機智號被設計成這樣：4 個特製的碳纖維螺旋槳排列成兩個 1.2 米長的反向旋轉的轉子，轉速大約 2400 轉——大約是標準的地球直升機轉速的 8 倍。

Ingenuity｜NASA

機智號將通過火星車進行通信，然後火星車與軌道飛行器進行通信，軌道飛行器又與地球進行通信。

本次火星直升機項目主要是為了進行技術驗證，並沒有被賦予太多任務使命。火星直升機比軌道上的人造衛星分辨率更高，而且比火星車更加靈活，機動性更強。一旦飛行成功，將為未來火星探測增加了全新的方式。

「你可以說，我們要做的事情和阿波羅登月一樣複雜——當你想到所涉及的機器人技術的複雜性時，」Esa 的人類和機器人探索總監 David Parker 告訴 BBC News，「而這也將是在將人類送上火星的道路上，再次向前邁出的一步……在這次任務中，多個飛行器必須發射、降落、再發射、在軌道上會合並返回地球。」

NASA 和 Esa 估計，將火星上的樣本送回地球的總成本，至少將達到 70 億美元，其中，毅力號的成本為 27 億美元。

本次 Mars 2020 任務從屬於一項更大的航天計劃，該計劃還包括對登月飛行任務，為人類探索更遙遠的火星做好準備。到 2024 年，NASA 將負責讓人類宇航員重返月球表面；到 2028 年，NASA 還將通過阿爾忒彌斯（Artemis）月球探測計劃，讓人類在月球之上和周圍建立持續的存在。科技政策研究所 (The Science and Technology Policy Institute) 去年曾表示，美國最早可在 2037 年實現發射載人火星任務，耗資將超過 1200 億美元。

毅力號火星車和好奇號火星車一樣，也是採用這種空中吊車的方式在火星軟著陸｜NASA

登陸另一顆行星、尋找古代生命的跡象、收集樣本，每一項任務都將非常困難。這些挑戰正是 NASA 在「為火星車命名」競賽中從 28000 個候選名字中選擇「毅力」這個名字的原因。

題圖：NASA

責編：於本一