滑向火星:最初的探測車

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黃金地段。好奇號的著陸區 (NASA/JPL)

當全世界屏息等待美國宇航局的好奇號探測車在8月6日(美國東部時間)嘗試安全著陸火星時,回顧過去的探測車是很有意思的。我們都聽說過精神號(2010年報廢)和機遇號(仍然在工作),以及它們之前的技術先驅旅居者號(火星探路者任務的一部分),但在這些勇敢的機器人火星風化層上轉動輪子之前,還有更早一代的探險者試圖留下他們的印記。

1971年,蘇聯向這顆紅色星球發射了兩艘幾乎相同的宇宙飛船:火星2號和火星3號。每一艘都由一個軌道器和一個著陸器組成,後者攜帶著非凡的小機器——第一批火星探測車。


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火星2號/3號著陸器,花瓣展開

計劃是讓下降艙進入火星大氣層,利用它們的發動機和姿態噴嘴來控制和減緩它們的運動,並在進行相當劇烈的撞擊之前部署降落傘——儀器僅被幾乎球形的著陸艙中的泡沫緩衝。這些艙體每個大約四英尺寬,連同它們的空氣制動隔熱罩和燃料火箭,重量大約為地球重量的2500磅。著陸後,艙體將開啟4個“花瓣”以幫助它們自行扶正(後來探測車任務複製的方法)並調整儀器的方向。

一輛Prop-M探測車

每個艙體中的特殊乘客是一個重僅10磅(地球重量)的小型探測車,簡稱“Prop-M”。Prop-M探測車透過一根十五米長的臍帶連線到著陸艙,傳輸電力和遙測資料。它的運動方式簡單而巧妙:越野滑雪。每個探測車都坐在一對金屬滑板或滑雪板上,這些滑板會來回滑動,使探測車在火星上向前移動。設計這個的人顯然很熟悉在漫長冰雪覆蓋的冬天出行——考慮到沒有人知道火星表面的硬度,這種旅行方式非常有意義。它在機械上也很簡單,幾乎和兒童的發條玩具一樣,幾乎不會出錯。

遺憾的是,它未能成功經受住實際嘗試在另一個星球上著陸的嚴酷考驗。火星2號著陸器由於進入角度過陡而失敗,成為人類在火星上產生的第一個殘骸。火星3號的情況稍好,實現了歷史性的軟著陸——但在失敗之前只傳輸了15秒。如果著陸情況更好,Prop-M探測車本應被機械臂放置在風化層上,然後滑走。每個探測車都有基本的障礙物檢測機制——簡單的金屬桿,如果被推就會導致探測車轉彎,並且每個探測車都攜帶儀器,以定期測試風化層的密度和穿透深度。著陸艙本身攜帶一個掃描電子相機(與後來的海盜號著陸器上的相機類似)和大氣測量裝置(包括質譜儀)。它還具有檢查表面樣本的化學成分和構成(特別是測試是否存在有機(碳)化合物)的能力。

不是火星,只是噪音(可能)——1971年火星3號著陸器傳輸的第一張也是唯一一張影像

不幸的是,火星3號傳輸的唯一影像似乎只是噪音。如果任務持續幾分鐘以上,Prop-M本可以成為第一個在火星表面被拍攝到的“遊客”。蘇聯科學家還知道,透過觀察Prop-M探測車留下的軌跡,他們可以瞭解火星風化層的成分,這個技巧在幾十年後最終被使用

儘管著陸失敗,火星2號和3號軌道器還是發回了大量關於火星環境和地形的資訊,這是在人類登上月球僅僅兩年後取得的非凡成就。

因此,在2012年8月6日,當我們焦急地等待聽到好奇號是否安全到達蓋爾隕石坑內部時,請為那些四十多年前幾乎成功在火星上滑雪的開拓性探測車們稍作停留。

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