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再见了,驻留在火星的伟大哨兵——机遇号!

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本文经授权转载自《知社学术圈》微信公众号


当众多网友还在为了科幻电影《流浪地球》争吵不休的时候,美国国家航空航天局 (National Aeronautics and Space Administration,NASA) 在地球另一头轻声宣告:由于失联已久并且屡次唤醒未果,机遇号火星探测任务正式结束。


Fig.1  机遇号火星探测器  图片来源:NASA


没有鲜花掌声,没有庆功宴会,在辛勤劳作15年后,机遇号终于在遥远的异国他乡迎来了退休的这一天。不过遗憾的是,它或许再也无法回归地球的怀抱。如今,它永久卸下火星前哨的重担,成为驻留火星的一座丰碑。


Fig.2 为机遇号创作的纪念漫画


人类文明的伟大斥候


2003 年 7 月,机遇号火星探测器由 Delta II 型火箭发射升空,2004 年 1 月 25 日成功着陆在火星表面。这已经是机遇号勤勤恳恳工作的第15个年头。当年,NASA一共将两枚探测器送上了火星——机遇号和它的孪生兄弟勇气号。后者已于2010年宣告失联。


Fig.3  机遇号在火星登陆后第一张自拍


机遇号与勇气号是人们探测火星里程碑式的成就。两兄弟不负众望,成功发现了火星曾存在液态水的证据。在漫长的时间里,机遇号向地球传递了34万余张图片资料,其中包括31张精美的全景图片,极大地丰富了人们对火星的了解。


Fig.4  机遇号发现火星曾存在液态水的关键性证据——黏土沉积层


然而,机遇号的最初设计寿命只有90天。研发人员们怎么也想不到,它竟然在火星的严寒考验中坚持了下来,而这一熬,就是15年。期间,它经历了超过 5000 次充电循环,并且以惊人的毅力创造了目前地球以外星球的最长徒步旅行纪录,45.16 公里。


Fig.5  橙线为火星探测器,灰线为月球探测器,第一名为机遇号,我国发送的玉兔号月球探测器位居第十


再见,机遇号!


机遇号罹难于火星一次全球性的沙尘暴。机遇号依靠太阳能电池板提供电量。沙尘暴不仅会降低大气的透明程度,阻挡阳光射进火星表面,而且铺天盖地的尘土也会遮掩住探测器的电池板表面,致使探测器无法获得能源。


Fig.6  机遇号的两次自拍,后一张为机遇号进入奋进陨石坑时蒙尘的样子


最近这次遮天蔽日的沙暴从去年6月开始,严重程度前所未有。用以计量大气透明程度的参数τ已经飙升至10.8,这说明,火星表面的白昼已经如夜晚一般漆黑。而技术负责人表示,只有当τ的值处于2.0以下时,机遇号上的太阳能板才有可能重新给电池充电。也就是说,机遇号的处境十分不乐观。


Fig.7  左为没有尘暴的火星和右为最近尘暴发生的火星,由NASA火星勘测轨道飞行器上的广角相机拍摄。图片来源:NASA/JPL-Caltech/MSSS


不过,人们依然对机遇号抱有侥幸,因为火星上的风会周期性地将太阳能电池板吹干净。因此只要机遇号撑到光照恢复并且大风吹起的那天,就有可能劫后余生。譬如在2007年机遇号就遭遇过类似的情况,当时沙暴导致火星表面的τ值升至5.5,机遇号选择休眠避灾后,等待大风吹净了太阳能电池板表面,再次恢复工作。


Fig.8  火星上不同年份的τ值记录(红线为2007年大沙暴,绿线为本次大沙暴)


NASA给机遇号划定了一条等待期限,45天,从理论上有足够多光照的那一天算起。可是对机遇号抱有深厚感情的人们开始抗议NASA的决定。机遇号前任飞行主管Mike Seibert生气地抱怨,当年机遇号的孪生兄弟勇气号失联时,NASA前后等了将近十个月,最后才宣布放弃,而这次对机遇号却只留这么一点时间。这位前飞行主管咬牙切齿地说:“一定是有人出于非技术原因想要干掉这项任务。” 机遇号前任技术员Scott Maxwell也表示,45天时间太短,也太武断,“这对于我们可靠、忠诚和勇敢的机遇号来说,实在是不够厚道 ”。


不过,从技术层面考虑,这个时间是足够长的。因为,机遇号需要发热保护核心组件不受低温损害,如果电量过低,机遇号将不得不放弃保暖。机遇号的孪生兄弟勇气号就是因为电量过低,陨落于火星漫长的严寒。因此,如果一定期限内无法唤醒探测器,那么它极有可能已经永远迷失在黄沙之中。


Fig.9  机遇号失联前发送的最后一张图片,时间为2018年6月9日,画面下方约四分之一的部分因信号中断上传失败


但是自去年6月起,已经有八个月,远远超过了NASA的划定期限,人们却从未停止唤醒机遇号的努力。毕竟每个人都对这位人类文明的伟大斥候怀有无限敬佩与眷恋。负责人表示:“ 有的人可以接受放弃,但是也有很多人不愿意,我们觉得应该给这个探测器一个公平的机会。” NASA还专门拟了一份唤醒歌单,在过去的几个月里,地球的歌声信号日日夜夜飞过茫茫太空,尝试唤醒这位忠实伙伴。


Fig.10  NASA为机遇号准备的唤醒歌单


不过,正如我们所看到的,机遇号没有回答。它将永远休息了,直到人们登陆火星那一天。不过,机遇号的传奇历程,会更加坚定人们探索火星的脚步。而它的后继者们,好奇号、洞察号、核动力火星车Mars 2020,将前赴后继地把探索火星这一伟大事业推进下去。


这是令全人类骄傲的事业。机遇号承载了人类的希望与探索星空的悲壮使命感。它完美展示了人类在浩渺宇宙中的文明闪光:一场愚公移山式的奋斗旅程。在奔向未来的旅途中,人们注定要不断告别舍弃,甚至直面残酷。这都将成为道路的一部分。而面对这样的道路,奋进的态度是唯一的选择。这也是机遇号给我们的最大启迪


“不要温驯地走进那个良宵。”


NASA最后向机遇号播放了一首歌曲《I'll Be Seeing You》,用以告别,现在放在这里以飨阅者。




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