美國宇航局噴氣推進實驗室的工作人員正在測試火星探測車 Mars 2020

　　騰訊科技訊，1 月 13 日消息，據外媒報道，美國宇航局（NASA）全新的火星探測車 Mars 2020 計劃最早于今年 8 月份發射升空，目前其正在 NASA 下屬噴氣推進實驗室（JPL）進行相關測試。美國記者日前進入 JPL 的“無塵室”，親眼見到了這款探測器，并見證了科學家們如何測試它在火星上尋找 35 億年前的生命痕跡，進一步為人類探索火星鋪平道路。

　　JPL 的“無塵室”看起來就像《歡樂糖果屋》（Willy Wonka and the Chocolate Factory）中的電視室：這是個看起來非常原始的房間，里面有穿著白色連體褲、戴著面具的人們在各種科技魔法中匆匆穿梭著。NASA 新的火星探測車 Mars 2020 正在這里進行著各種測試，該機構的目標是在今年夏天將其部署到火星上。雖然 Mars 2020 看起來貌不驚人，但它背負著重要使命，那就是最終確定火星上是否存在生命。

　　在 2019 年的最后幾天，總部位于加州帕薩迪納的 JPL 為記者提供了罕見的、進入 High Bay 1 的機會。High Bay 1 是個洞穴狀的現場直播無塵室，工程師們始終在這里建造 Mars 2020 火星車，以及開發幫助其完成為期七個月火星之旅的下降和巡航系統。無塵室的溫度、濕度和操作程序都受到嚴格控制，最大限度地減少了空氣中可能干擾電子設備和火星實驗的灰塵、顆粒和生物污染。人們需要“一塵不染”才能進入。

　　在進入這個無塵室之前，人們首先要穿上所謂的“兔子套裝”，即時髦的白色聚酯連體褲、靴子和兜帽，以及用膠帶綁在袖口上的口罩和乳膠手套，然后穿過氣閘，那里強烈的氣流會清除額外的微小碎片。

　　化妝品、香水、羊毛、邊緣參差不齊的衣服或布料相機背帶等都被禁止帶入，技術人員在進入之前需要用酒精擦拭攝像機和手機。JPL 的工作人員還被進一步限制使用無味洗發水（除臭劑），在進入之前不能淋浴。即使是無塵室的吉祥物 High Bay Bob，造型鮮艷的綠色圣誕主題模特，也需要穿上兔子套裝。

　　保持火探測車 Mars 2020 的清潔已被列為該任務最獨特的挑戰。由于專注于天體生物學，JPL 采取了比前任“旅居者號”(Sojourner)、“勇氣號”（Spirit）、“機遇號”（Opportunity）和“好奇號”（Curiosity）等更極端的凈化措施。

　　Mars 2020 組裝、測試和發射運營經理大衛·格魯爾(David Gruel)說：“我們不想去火星，然后在返回的樣本中發現，‘嘿，里面有我的頭發。’所有關于你不能做什么或不能帶到場上的規則都相當嚴格，這是為了維護這項任務的科學性。”

　　超越生命的積木

　　Mars 2020 是第一個尋找過去微生物生命證據的火星探測器。JPL 于 2011 年開始準備，在“好奇號”登陸火星前一年開始啟動。這個探測器將從曾經被認為適合居住的地區鉆探、分析和收集巖石和土壤樣本，并將它們放在密封的無菌管中緩存，供未來的任務使用，以便在 2026 年將它們送回地球進行更詳細的研究。這項任務是朝著 JPL 在 20 世紀 80 年代開始討論的目標邁出的第一步，該目標最終計劃將火星樣本送回地球。

　　JPL 主任邁克爾·沃特金斯（Michael Watkins）說：“在過去的幾次任務中，火星探測車試圖了解火星是否擁有宜居環境，是否具備生命的基石。我們已經說服自己，認為火星上的確曾存在過生命。當這些樣本被送回地球，并在更復雜的實驗室進行分析，它們將為許多更緊迫的問題提供答案：生命可能在那里形成嗎？生命是在那里形成的嗎？如果不是，為什么？”

　　這個耗資 25 億美元的項目還將測試應對人類探索長期目標所面臨挑戰的技術。它們包括改善著陸的儀器，從火星富含二氧化碳的大氣中生產氧氣，識別地質結構和地下水，繪制天氣模式、灰塵和其他環境條件圖。甚至還有一架小型太陽能直升機，將被用來在火星的低重力和低大氣環境中飛行。

　　NASA 將在今年春天為 Mars 2020 指定一個正式名稱，這將從 900 多萬份公開提交的文件中挑選。火星探測車將在今年 7 月/8 月從佛羅里達州的卡納維拉爾角發射，計劃于 2021 年 2 月 8 日降落在火星的 Jezero Crater，這是一個古老的湖床，可能曾經蘊藏著生命。這項任務將至少運行一個火星年(約 687 個地球日)，覆蓋長度為 20 公里。

　　前所未有的挑戰

　　雖然顆粒污染是個令人望而生畏的挑戰，但保護高度敏感的電子產品是另一個挑戰?；氐綗o塵室內，可伸縮的皮帶屏障使記者與機械師保持適度距離，以防止意外靜電放電(ESD)。

　　Mars 2020 組裝和測試發射操作硬件質量保證部門的負責人詹姆斯·肖恩·霍華德(James Sean Howard)說：“人體是由如此多的水分組成的，它有導電的能力。走過地毯并觸摸門把手的電擊電壓約為 20000 伏，只需 5 伏就可以損壞某些高速電子設備。因此，我們通過靜電放電控制來降低這種風險。”

　　這是通過用空氣電離器包圍硬件來實現的，空氣電離器通過將帶正電荷和負電荷的離子泵入空氣中來中和靜電。無塵室還保持 30% 以上的濕度水平，使空氣更具傳導性，因此可以吸收和分配多余的電荷。當工程師研究機械時，他們將可伸展的腕帶連接到“接地”上，這是一種將電力返回地面以防止火花的電線。兔子套裝還包含微小的碳填充導電絲的柵格圖案，以釋放衣服上的靜電場。工作完成后，法拉第籠子和 ESD 針（火星車外部的金屬尖刺，可以減輕令人討厭的靜電電荷）將保護其在火星上的電子設備。

　　另一個重要的障礙是儀器和移動部件的復雜性，其中許多部件在著陸后會從月球車上展開。這輛探測車使用了 30 多個執行器，或稱控制移動部件的系統。Mars 2020 項目副經理馬特·華萊士（Matt Wallace）說：“這些機械裝置、變速箱和發動機都有數百個小部件，所有這些部件都必須經過設計、分析、組裝和測試。它們很難保證絕對可靠。當然，我們也沒有機會在火星上修復它們。”

在亞州帕薩迪納市的 NASA 噴氣推進實驗室，Mars 2020 的工程模型在火星堆場進行駕駛測試，該區域模擬了類似火星的條件

　　考慮到土壤樣品的復雜性和與樣品的接觸性，從放置和密封土壤樣品的高速緩存組裝系統中保留污染物是特別棘手和關鍵的挑戰。Mars 2020 組裝、測試和發射操作火星車車輛集成和測試工程師扎克·奧斯納默(Zach Ousnamer)說：“火星探測車的前三分之一有個類似瑞士手表的機械裝置，它從機械臂上提取樣本，并對其進行評估，然后將其密封在樣品管和外殼中，放在火星表面。它需要第二套無菌手套才能接觸到特定的硬件。”

　　Mars 2020 首席飛行系統工程師杰西卡·塞繆爾(Jessica Samuels)補充說，一旦登上火星，“我們認為在鉆探地點之間會存在某些方面的交叉污染，但我們最關心的是不給地球帶來任何污染物”。

　　推進好奇號背后的技術進步

　　Mars 2020 火星探測車在推進科學研究的同時，也利用了好奇號的大部分配置和著陸系統。新的探測車比好奇號略大，它大約有 3 米長(不包括 2.7 米長的可折疊機械臂)、2.7 米寬，2.1 米高，1050 公斤重，同樣使用核能、電池和太陽能的組合提供動力。它的六個鋁制輪轂擁有更堅固的設計和涂層，以避免困擾好奇號的凹痕、孔洞和斷裂的踏板。

　　Mars 2020 的進入、下降和著陸系統將復制好奇號在其“恐怖 7 分鐘”視頻中令人驚心動魄的過程。火星探測車將乘坐由頂部外殼和底部隔熱罩組成的保護性空氣外殼前往火星。一個裝有八枚反推進火箭的圓形下降平臺將像噴氣背包一樣附著在探測車上，最終會將其降到火星表面。

　　著陸前幾分鐘，上層外殼上的降落傘將減緩飛船的下降速度，直到不再需要隔熱罩并彈出為止。這時候，下降級段將從頂部外殼分離，向表面發射反推進火箭以減緩下降速度，然后通過系繩將月球車輕輕降低到表面。然后下降級段將從火星車上分離，飛走，最終在其他地方墜毀。

　　這一次，幾項新的機載技術將為未來的任務提供更可控的下降機動、精確著陸和數據收集。飛船還將包括一套攝像頭和麥克風，用于第一人稱觀看著陸和發出聲音。數據傳感器將測量上殼體和底部隔熱罩的溫度。一個導航系統將通過根據航天器相對于著陸目標的位置對降落傘展開進行計時來引導降落。第二個將通過在下降過程中記錄危險的地形，將接近表面的新圖像與預先加載的火星表面地圖進行比較，來幫助著陸。

　　著陸成功即可展開工作

　　在火星表面著陸后，Mars 2020 上攜帶的 7 臺儀器將對火星探測車的位置進行地質評估，以搜索古代火星生命的跡象，并為最終的人類探索鋪平道路。這些儀器將從全球 58 個提案中挑選出來，包括法國、西班牙和挪威團隊的貢獻。

　　雖然好奇號正在尋找并確認火星擁有支持微觀生命形式的合適環境條件，但 Mars 2020 將以生物簽名的形式尋找證據，即尋找對過去生命存在的、科學證實的化學和分子化石。Jezero Crater 是 35 億多年前湖泊和河流三角洲的所在地，在水中形成的巖石可能保存了生命化學構成的證據。華萊士說：“我們正在尋找火星上數十億年前的微量化學物質，哪怕只是非常微弱的信號。”

　　火星車攜帶著提取核心樣本的鉆頭和儀器，以分析和保存 43 個試管大小的容器中的樣本，這些容器將留在火星表面供以后取回。這需要一項單獨的任務，因為著陸系統不能同時運送探測車和升空工具來從火星上拾起樣本。

　　尋找生命的儀器包括能夠進行全景和立體成像和礦物分析的先進攝像頭系統，用于地下勘探的雷達，以及用于確定礦物和有機化合物的光譜儀。與好奇號不同的是，Mars 2020 的攝像頭將拍攝彩色圖像，以實現成像光譜分析，從而確定樣品的化學成分。

美國宇航局火星探測車 Mars 2020 結構圖

　　科學家們尋找的與其說是微生物的碎片，不如說是殘留化學指紋的集合。一種名為 SHERLOC 的光譜儀將向表面照射 100 微米的紫外光，以獲得其成分的光譜特征。這有助于確定礦物組成、有機分子類型和化學成分，如硝酸鹽或氯酸鹽的存在。SHERLOC 首席研究員路德·比格爾（Luther Beegle）說：“所有這些加在一起就會告訴我們一個化學故事，那就是那里很有可能存在生物特征，我們應該把這個樣本帶回來。”

　　Mars 2020 將通過測試某些技術在火星環境中的表現來幫助未來的機器人和人類執行任務。機載地面氣象站將測量溫度、壓力、塵埃大小和形狀，以更好地了解火星的大氣密度和風。它還將展示火星大氣中的二氧化碳產生氧氣的情況，人類的任務將需要這些二氧化碳來呼吸和制作火箭燃料。此次任務還將嘗試 90 秒的試飛和航空攝影，將一架小型直升機拴在火星車的腹部。如果成功，這將是第一架在另一個星球飛行的飛機。

　　盡管這些技術讓我們離人類探索火星更近了一步，但更令人興奮的是，我們正處在一個接近數十年目標的風口浪尖。華萊士說：“我們希望回答生命是否可能在地球以外的某個地方進化的根本問題。我們已經到了這個問題的門階，是時候走進這扇門了。”（騰訊科技審校/金鹿）

總結

以上是生活随笔為你收集整理的揭秘NASA“无尘室” 看火星探测车如何寻找外星生命的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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