进入未知世界系列之ExoMars 2020:试图寻找火星生命迹象的任务

摘要:

据外媒New Atlas报道,从福岛到海洋最黑暗的角落,为极端环境而建造的机器人以及对发现的渴望不断启发着人们对太危险而无法踏足的地方的理解。那些被送入深空的机器人可能是最勇敢的例子,它们不断地推动着人类创造力的极限,并扩大了我们对宇宙的理解。

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在本系列文章中,New Atlas对过去和现在的太空探测器进行概要分析,其任务是通过带领我们进入未知领域来突破科学的界限。本周New Atlas着眼于介绍将被用于发现红色星球上的生命迹象的任务:ExoMars 2020。

名称:ExoMars 2020

发射时间:2020年8月

研究主题:火星及其生命潜力

当前状态:欧空局(ESA)正在开发中

火星在其46亿年历史中是否曾存在过生命?人类已经派出了十多个航天器来调查我们的“邻居”,其中一些是为了挖掘地表,而另一些则是在尘土飞扬的土地上漫游。ExoMars 2020任务将在明年发射时首次执行,将使用其演习和整套工具“嗅探”出可能揭示过去甚至现在生命的有机物质。

ExoMars 2020任务是欧空局(ESA)和俄罗斯联邦航天局(Roscosmos)更广泛的ExoMars计划的一部分。该计划包括两次单独的火星飞行任务。其中第一次任务于2016年发射,令“痕量气体轨道探测器”(Trace Gas Orbiter)成功进入火星轨道,,并将Schiaparelli着陆器向火星地面部署。

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尽管着陆器在着陆尝试中坠毁并爆炸,但痕量气体轨道探测器组件仍继续在火星轨道上运行并检查其大气中是否存在痕量气体,例如甲烷和水蒸气。这促使进行了广泛的调查,该调查将为第二阶段(ESA / Roscosmos ExoMars 2020任务)的设计和程序提供依据。

所有计划中的任务将在火星表面放置一个欧洲漫游车和一个俄罗斯科学平台。它们在被俄罗斯质子号火箭发射到太空后,将在一个载具模块中行进到行星,然后下降模块使用降落伞和推进器将它们安全地放到地面。

任务科学家可以选择1.45亿平方公里的火星面积,因此在确定ExoMars 2020 漫游车的着陆点时有很多选择,但是这一过程比在地图上随机选择要复杂得多。

尝试执行这样的任务有很多成功的最佳机会。为了最大程度地提高投资的科学回报率,ESA和Roscosmos选择了一个地质多样性的地点,并提供有力的证据证明其过去可能存在水和古老的物质,这些古老的物质或有超过36亿年的历史。为了避免再次坠毁,下降模块将需要尽可能地降低其速度,这意味着该地点必须位于火星地形的低洼处。

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在历时约五年的过程中,团队最近选择了一个名为Oxia Planum的地点。这个赤道附近的平坦区域被认为是俄罗斯建造的科学平台和流动站的最佳目的地,流动站于今年早些时候以科学家罗Rosalind Franklin的名字命名,其工作是揭示我们DNA的双螺旋结构的关键。

Oxia Planum所在地高度约在科学家认为的火星“海平面”下3000米处,是我们在“红色星球”上所知的最丰富的粘土矿床之一。轨道观测表明,这是在约40亿年的潮湿条件下形成的。尽管已经对降落进行了周密的计划,但由于下降模块在下降途中会遇到未知的大气条件,因此仍然存在很多不确定性。这意味着它可以在尺寸为120 x 19公里的椭圆形着陆区内的任何地方降落。

降落后,由俄罗斯建造的科学平台将保持原位,并研究着陆点的地面环境。机上将配备无线电科学实验、压力和湿度传感器,以及辐射和灰尘传感器、磁力计、光谱仪、地震仪和一组摄像头。这些仪器将用于对着陆点成像并研究地下水的分布,火星的大气及其内部结构。

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同时,ExoMars 2020年漫游车将在寻找生命迹象的同时能够行驶数公里。它将能够钻入火星地下两米,研究人员希望它检索到的地下样本将包含保存得更好的生物标记。这是因为火星非常稀薄的大气几乎无法保护表面的裸露材料,因此可以更好地保护被埋样品免受空间辐射的影响。

一旦六轮火星车离开科学平台,它将几乎没有机会与之通信,任务控制系统只能在每个火星日发送一次或两次命令。这意味着它将使用立体摄像头创建数字导航地图,使用防撞摄像头在地形上安全找到自己的位置,从而自动执行很多操作。

地球上的科学家将使用这些图像为流动站设置目标目的地,然后再将其留作其用。一旦它提取了地下材料的样品,钻探元件将把它传递到实验室,在那里它将被粉碎成细粉,用于化学、物理和光谱分析。

预计ExoMars 2020任务将于明年7月或8月发射,历时9个月后抵达火星。但事情可能并不能完全按计划进行。早在五月,用于降落模块降落到表面的主要降落伞之一在测试过程中受到损坏。随后研究团队对其进行了设计变更,但八月份的下一轮测试产生了相似的结果。尽管目前尚不清楚这些挫折如何影响发射时间表,但该团队现在将在接下来的几个月进行另一次高空测试之前,先检查这些测试的数据。

ExoMars 2020探测器将是未来几年中针对火星研究的几种探测器之一。NASA的“Mars 2020”火星车和中国的火星探测任务也定于2020年中旬发射,而SpaceX拥有自己的计划,其范围可能不限于将机器人送上火星。即使所有这些任务不能全部成功,我们仍将在未来十年中对“红色星球”有更多的了解。

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