不要被這個看似無害的名字所迷惑——好奇號，美國宇航局的新火星車，可是一個龐然大物。
好奇號計劃於週六早上從佛羅里達州卡納維拉爾角空軍基地搭乘阿特拉斯 5 號火箭發射，是有史以來建造的最大的行星探測車。 這輛六輪驅動的機器人長三米——比 Smart ForTwo 迷你車還長——其頭部狀桅杆高出地面 2.1 米。好奇號配備了 10 個科學儀器，重量接近 900 公斤，比美國宇航局最後三輛火星車的總和還要多。[在此特別報道中瞭解更多關於火星探測的資訊。]
為了讓大家對它的大小有一個概念，請考慮到好奇號計劃於 2012 年 8 月著陸，這距離 美國宇航局的第一輛火星車開始探索這顆紅色星球僅 15 年多一點。那輛火星車“索傑納號”高約 30 釐米。而好奇號的設計可以碾過兩倍於這個高度的障礙物。
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但是，蠻力並不是一切——重要的是內在。“對於這輛價值 25 億美元的好奇號有什麼新功能，我們有一個通用且更好的答案，”加州理工學院和位於加利福尼亞州帕薩迪納的美國宇航局噴氣推進實驗室的行星地質學家約翰·格羅辛格說。作為該專案的科學家，格羅辛格指出，這輛火星車的技術比它的前輩們更先進——例如，攝像頭具有更好的解析度，並且可以拍攝高畫質影片。
與它的前輩不同，好奇號將不依賴陽光來執行任務。它的動力將來自 放射性同位素溫差發電機——一個 4.8 公斤的放射性鈽 238 供應，它透過衰變產生熱量。稱為熱電偶的裝置將部分熱量轉化為電能，為火星車提供約 110 瓦的電力。（熱量還可以使火星車的系統保持足夠溫暖以正常執行。）鈽 238 的半衰期超過 80 年，因此好奇號的壽命可能會超出其 23 個月的額定任務壽命好幾年。
但好奇號能力的關鍵在於兩個可以對紅色星球的組成部分進行明確化學分析的儀器。“這是一個移動化學實驗室，”格羅辛格說。事實上，“好奇號”這個名字直到 2009 年才出現，當時 堪薩斯州六年級學生克拉拉·馬贏得了一場命名比賽。在此之前，該任務更直白地被稱為火星科學實驗室。這輛火星車的化學分析應該深入研究數十億年前的火星是什麼樣的，當時它更潮溼，並且可能存在適合生命存在的環境。
兩個關鍵的地質儀器，一個 X 射線衍射單元和一個多用途樣品分析系統，將由一個機械臂提供給養，該機械臂可以舀起土壤或鑽入岩石以收集內部的粉末樣品。X 射線衍射儀會將一束 X 射線射向樣品，以揭示其結構和組成，從而可以明確識別特定礦物。另一方面，樣品分析儀器可以品嚐周圍大氣的成分，或將固體樣品加熱至 1000 攝氏度以釋放其中的痕量化合物。
憑藉其化學工具，好奇號可能有助於揭示非常重要的甲烷。一些研究表明，甲烷，一種在地球上主要具有生物來源的分子，正從火星中滲出，暗示那裡正在進行地質活動——甚至可能是生物活動。如果好奇號在大氣中遇到甲烷，火星車可以對氣體進行同位素分析，以幫助確定甲烷的來源。
“這兩個儀器將提供基本的、定量的地面實況，我們可以將其與我們的軌道觀測聯絡起來，”布朗大學的行星地質學家傑克·馬斯塔德說。現在繞火星執行的宇宙飛船上的光譜儀可以精確定位重要礦物質的特徵，例如在水環境中形成的粘土，但它們的真實性質只能從近距離確定。這正是將好奇號傳送到蓋爾隕石坑內 其計劃的著陸點的原因之一，一個赤道窪地，軌道飛行器在那裡發現了與水相關的物質，如粘土和硫酸鹽。“如果透過用火星科學實驗室去那裡，我們可以確定這一點，然後將其應用於我們從其他地方的軌道上獲得的資訊，這將是驚人的，”馬斯塔德說。
蓋爾隕石坑應該有足夠的吸引力，讓好奇號在其 23 個月的火星基線任務中保持忙碌。“我們不是一項生命探測任務，但我們的目標是尋找可居住的環境，”格羅辛格說。“就蓋爾而言，我們有多個潛在的可居住環境。”寬 150 公里的隕石坑內的富含粘土和硫酸鹽的層形成了一個高約 5 公里的高聳土丘的底部。“這實際上是一座分層山，”格羅辛格說，並指出土丘具有加利福尼亞州的惠特尼山的地形和科羅拉多大峽谷的分層。“這是一個令人驚歎的火星曆史資訊庫，”他說。“就像讀一本書。”
這些沉積物可能包含關於火星在其早期歷史中如何從產生粘土的世界轉變為產生硫酸鹽的世界的線索。“火星的行星系統經歷了顯著的重組，這反映在其地質中，”馬斯塔德說。“其歷史的前 5 億年主要由這些粘土礦物組成。然後，這顆行星重組了自身——它從 pH 中性變為酸性。它開始乾燥並形成硫酸鹽。我們認為，著陸點的沉積礦物捕獲了這一點。”
但在好奇號能夠深入研究火星的地質歷史之前，它首先必須完好無損地到達那裡。美國宇航局設計了一個精密的方案，將好奇號停放在地表上，在火星車及其下降階段以大約每秒 6 公里的速度衝入大氣層後僅七分鐘。稀薄的火星大氣會大大減緩航天器的速度，但最後的下降將首先涉及降落傘，然後是反推火箭，最後是一個懸停平臺，或稱天空起重機，它將透過尼龍繩將火星車降低到地面上。該序列的複雜編排應該會在 8 月給行星科學界帶來一些緊張感，但格羅辛格堅持認為著陸計劃是建立在堅實的基礎上的，並且已經通過了多次獨立審查。“我們為此擔心了很多年，”他說，但“老實說，這似乎是人們最有信心的事情之一。”