北京時間2月19日凌晨4時55分，美國“火星2020”任務(wù)中的毅力號火星車經(jīng)過6個多月的飛行，成功著陸在火星表面的杰澤羅隕石坑，正式開啟探測之旅。

2020年，希望號、天問一號、毅力號三個探測器分別出征火星。

選擇直接著陸火星的毅力號后續(xù)還要干些啥呢？當(dāng)然是拍照。

科研人員慶祝“毅力號”著陸后傳回的首張火星照片

毅力號在成功登陸火星的第一時間，便開始了拍照之旅，然后通過中繼衛(wèi)星，把紅色新家的照片傳回地球。

據(jù)悉，毅力號為了拍照，配置了23臺照相機。在接下來的幾天里，工程師還將檢查探測器的總體的運行狀況，并部署遙感桅桿（也稱為“桅桿”），以便可以拍攝更多照片。

毅力號團隊也將花費一個多月的時間對流動站進行徹底檢查，并加載新的飛行軟件，以準備在火星上尋找古老的生命。

還有四個小目標

“毅力號”計劃實施為期一個火星年（687個地球日）的探測。具體任務(wù)包括4個目標。

目標一：尋找可居住性，發(fā)現(xiàn)在火星遠古時期可能支持微生物生存的環(huán)境中形成的巖石，或被微生物改變的巖石，確定火星過去確實存在著能夠支持微生物生存的環(huán)境。

目標二：尋找生物特征，在那些適宜居住的環(huán)境中尋找可能存在的遠古微生物跡象，特別是在那些能長期保存生命跡象的特殊巖石中。

目標三：暫存樣本，從大約30個有希望找到生物痕跡的巖石和表土目標上鉆取樣本，并將其存儲在火星表面的具體位置。

目標四：為載人登陸做準備，測試從火星二氧化碳大氣中產(chǎn)生氧氣的能力。火星大氣非常稀薄，而且二氧化碳含量高達96%。人類肯定不能直接呼吸火星大氣，但二氧化碳的存在，讓人們看到了制取氧氣的希望。假如能夠用火星大氣制氧，未來的火星基地就可以自己解決呼吸問題，還可以支持更大規(guī)模的火星科考與資源開發(fā)。

四個試驗令人關(guān)注

1、首次無人機行星表面探測

人類探索深空，進行星小行星探測的方式主要有：繞、著、巡。即：環(huán)繞、著陸、巡視。

本次火星探測，毅力號還攜帶了1架名為“機智號”（Ingenuity）的小型直升機，它將嘗試為人類帶來新的探測方式：無人機探測。

這是地球人的首次嘗試。預(yù)計在毅力號著陸一個月后，將嘗試進行此項活動。一旦成功，“機智號”將成為人類首架在其他行星上飛行的可控飛行器。

據(jù)悉，機智號就是一個共軸反槳直升機。重1.8公斤，而直升機槳葉1.2米，轉(zhuǎn)速2400轉(zhuǎn)/分鐘，一次充電后工作時間90秒，飛行距離300米遠，計劃飛行試驗4次。

美國宇航局表示，若獲成功，“機智號”有望為未來利用旋翼飛機對火星開展廣泛的空中探測鋪平道路。

2、首次外行星表面制氧

本次毅力號在火星所進行的試驗中，利用火星原位制氧儀“莫克西”進行制氧試驗（Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment，MOXIE））引發(fā)眾人關(guān)注。

前期的探測表明，火星大氣約96%的成分是二氧化碳，而將來載人登陸火星，主要的制約因素是氧氣補給。而火星豐富的二氧化碳，是制備氧氣的天然寶藏！

據(jù)悉，本次毅力號攜帶的火星制氧設(shè)備MOXIE，重17.1公斤，體積23.9 x 23.9 x 30.9厘米，每小時產(chǎn)氧高達10克，功耗300瓦。

它從火星大氣中收集二氧化碳，電解為氧氣和一氧化碳，對氧氣進行提純之后，將一氧化碳和其他產(chǎn)物排回大氣中。

二氧化碳到氧氣，公式很簡單，可是實現(xiàn)起來還是難度巨大，二氧化碳再生技術(shù)在火星表面是否適用？只能說，試試看！

3、材料分析

利用拉曼光譜SHERLOC儀器掃描可居住環(huán)境中的有機物和化學(xué)物質(zhì)，進行材料的適應(yīng)性試驗，特別是6種艙外服的面料試驗，同樣值得期待。

這是一套遠程分析的儀器，來探測有機分子和可能的生命痕跡。這套儀器叫做夏洛克（全稱“拉曼和熒光掃描宜居環(huán)境、尋找有機物和化學(xué)物質(zhì)儀”，縮寫SHERLOC），以名偵探“夏洛克·福爾摩斯”為名。

夏洛克安裝在毅力號機臂前端，包括一個紫外激光拉曼光譜儀和一個昵稱“華生”的相機，可以協(xié)同工作，精細探測火星表面的礦物成分、有機分子和可能的生命痕跡。

4、鉆取火星樣本

在阿波羅11號登月期間，兩名美國宇航員共同采集了月球上的巖石。而在火星上進行巖石采集活動，則需要3個機器人系統(tǒng)合作完成。

毅力號漫游車依賴于復(fù)雜的、能力超強的、最潔凈的機械機構(gòu)，來代替宇航員進行樣品采集和緩存。在外觀和設(shè)計上，毅力號與2012年登陸火星的好奇號火星車相似。

據(jù)悉，毅力號火星車上的樣本存儲系統(tǒng)是有史以來NASA建造的最復(fù)雜的機器人系統(tǒng)之一，樣本和緩存系統(tǒng)將從火星的巖石表面收集巖石核心樣本，并把它們密封在樣品管中，未來將發(fā)射一個新的火星探測任務(wù)取回這些樣品。

很多人認為毅力號火星車是一個獨立的機器人，實際上它是由許多機器人組成的。其中樣品與緩存系統(tǒng)本身就由3個機器人來完成。

在火星車的前端，是火星車長達2m的機械手臂。固定在火星車機械手臂前端的底盤上有一個機構(gòu)，其中包含一個旋轉(zhuǎn)沖擊鉆，用來從火星巖石和風(fēng)化層采集巖石粉塵和碎末。

第二個機器人看起來像一個小型飛碟，安裝在火星車的前部。這個機器人的名稱為bit carousel，這臺設(shè)備是火星樣本業(yè)務(wù)的中間人，它將鉆頭和樣品試管傳遞給機械手臂，并將裝滿樣品的試管送入火星車底盤的第三臺機器人進行評估和處理。

第三臺機器人是一個0.5米長的樣品處理機械臂，設(shè)計團隊稱其為“霸王龍臂”，它位于火星車的腹部，它從第二臺機器人那里取走樣品試管。在相機那里作一些評估工作，然后將樣品試管存儲到緩存?zhèn)}庫里。

所有這些機器人必須像時鐘一樣精確的運行。一般的瑞士精密時鐘只有不到400個組價，而毅力號火星車的樣品緩存系統(tǒng)卻有超過300個部組件。

天問一號怎么樣了？

2021年2月15日17時，由中國航天科技集團有限公司研制的我國首次火星探測任務(wù)“天問一號”探測器成功實施捕獲軌道遠火點平面機動。探測器上的3000N發(fā)動機點火工作，將軌道調(diào)整為經(jīng)過火星兩極的環(huán)火軌道，并將近火點高度調(diào)整至約265千米。

遠火點調(diào)整示意圖

后續(xù)，“天問一號”探測器還將通過數(shù)次軌道調(diào)整，進入火星停泊軌道。

與毅力號直接進行“空中吊車”著陸的方式不同，天問一號將采用動力下降進行著陸的方式，即火箭反推懸停降落技術(shù)。

就是說，反推火箭會一直工作，直到著陸器降落到火星表面。

相比于著陸器本身，這項技術(shù)需要的燃料罐和反推火箭體積更大，傳感系統(tǒng)也都裝在著陸器底部。

由于燃料罐和反推火箭沒有辦法在著陸前完成脫離，因此，著陸腿需要足夠重，以降低著陸器的整體重心，提高著陸安全性。

這也是目前最安全的著陸方案，著陸后，著陸器將放出火星車。

天問一號攜帶的火星車，采用太陽能供電，設(shè)計壽命90天。

如果最終這輛火星車成功著陸并運行，將成為人類史上首個一次性完成“繞、落、巡”的火星探測器。期待它在5月份的表現(xiàn)。

火星探測充滿著挑戰(zhàn)與艱巨，但人類從未停止過探索的腳步。截至目前，人類2020窗口三大探火任務(wù)進展都很順利，祝愿他們在未來的任務(wù)中都能取得圓滿成功！