■ 楊孝文

當?shù)貢r間2011年11月26日，美國航空航天局的核動力火星車“好奇”號在卡納維拉爾角空軍基地發(fā)射升空。這輛火星車重1噸，將把火星探測提升到一個新的高度?！昂闷妗碧柕捏w積與一輛汽車相當，是美國航空航天局耗資25億美元的“火星科學實驗室”任務的核心，其主要任務是評估當前以及過去的火星是否支持微生物的存在?！昂闷妗碧栍媱澯?012年8月登陸火星，屆時將利用其攜帶的11種不同科學儀器幫助科學家解答這個問題。

1.桅桿相機

桅桿相機（以下簡稱MastCam）是“好奇”號的主要成像工具，負責拍攝火星地貌的高解析度彩色照片和視頻，供科學家進行分析。MastCam由兩個照相系統(tǒng)構(gòu)成，安裝在“好奇”號主車身上方的一根桅桿上。當“好奇”號在火星表面行進時，MastCam能夠獲得很好的視野。MastCam拍攝的照片將幫助任務組驅(qū)動和操控“好奇”號。

2.火星手持透鏡成像儀

火星手持透鏡成像儀（以下簡稱MAHLI）的功能相當于一個超級放大鏡，可以幫助地球上的科學家更細致地觀察火星上的巖石和土壤。這臺儀器可以拍攝小到只有12.5微米（不及一根人發(fā)的直徑）的地貌特征的彩色照片。MAHLI安裝在“好奇”號5關(guān)節(jié)約2.1米機械臂的末端，本身就是一個工程學奇跡。形象地說，這臺儀器就是科學家的一個高科技手持透鏡，將對準他們希望對準的任何地方。

3.火星降落成像儀

火星降落成像儀（以下簡稱MARDI）是一臺小型攝影機，安裝在“好奇”號的主車身上，負責拍攝“好奇”號降落在火星地面這一過程的影像。屆時，這輛火星車將借助一個懸浮的火箭動力太空起重機完成降落。MARDI將在“好奇”號距離火星地表1600米或3200米時啟動，此時的“好奇”號將丟棄隔熱板。在“好奇”號觸地前，這臺儀器將以每秒5幀的速度拍攝影像。MARDI拍攝的影像將幫助“火星科學實驗室”任務組規(guī)劃“好奇”號的火星之旅，同時為科學家提供登陸地——直徑約16千米的蓋爾隕坑——的地質(zhì)信息。

4.火星樣本分析儀

火星樣本分析儀（以下簡稱SAM）是“好奇”號的“心臟”，重約 38千克，占到“好奇”號所攜帶科學儀器總重量的1/2左右。SAM由三個獨立的儀器構(gòu)成，分別是質(zhì)譜儀、氣相色譜儀和激光分光計，負責搜尋構(gòu)成生命的要素——碳化合物。除此之外，它們還將搜尋與地球上的生命有關(guān)的其他元素，例如氫、氧和氮。

SAM安裝在“好奇”號主車身內(nèi)，“好奇”號的機械臂通過車外的一個進口將樣本送入SAM。“好奇”號采集到的一些樣本將來自于巖石內(nèi)部，利用機械臂末端約5厘米的鉆頭鉆入巖石提取。迄今為止，人類所有登陸火星的火星車都沒有安裝可提取巖石內(nèi)部樣本的工具，因此，科學家對這個鉆頭既感到興奮，又充滿期待。“火星科學實驗室”項目負責人、美國航空航天局位于加利福尼亞州帕薩迪納的噴氣推進實驗室的喬伊·克里斯普表示：“對于一名研究巖石的地質(zhì)學家而言，沒有什么能夠比獲取巖石內(nèi)部樣本更讓他感到興奮的了?！?/p>

5.化學與礦物學分析儀

化學與礦物學分析儀（以下簡稱CheMin）可用于確定火星上的礦物類型和數(shù)量，幫助科學家進一步了解這顆紅色星球過去的環(huán)境。與SAM一樣，“好奇”號的機械臂通過車外的一個進口將樣本送入CheMin進行分析。分析時，這臺儀器向樣本發(fā)射X射線，根據(jù)X射線的衍射確定礦物的晶體結(jié)構(gòu)?？死锼蛊赵诮邮懿稍L時表示：“在我們看來，這就像是在變魔術(shù)。”X射線衍射是地質(zhì)學家常用的一種重要的分析技術(shù)，從未在火星上使用過。CheMin將幫助“好奇”號進一步了解火星礦物的特征，超過它的前輩“機遇”號和“機遇”號火星車。

6.化學與攝像機儀器

化學與攝像機儀器（以下簡稱ChemCam）可以向約9米外的火星巖石發(fā)射激光使其蒸發(fā)，而后分析蒸發(fā)的巖石成分。此外，ChemCam同樣可以幫助任務組遠距離確定是否應該派遣“好奇”號前往一個特定的地帶進行探測。ChemCam由幾個不同組件構(gòu)成：激光器安裝在“好奇”號桅桿上，旁邊是一臺攝像機和一架小型望遠鏡；三臺光譜儀安裝在車身上，通過光纖與桅桿上的設(shè)備相連，負責分析蒸發(fā)的巖石樣本中受激電子發(fā)出的光線。

7.阿爾法粒子X射線分光計

“好奇”號預期著陸的概念圖

阿爾法粒子X射線分光計（以下簡稱APXS）安裝在“好奇”號機械臂末端，負責測量火星巖石和泥土中不同化學元素的數(shù)量。屆時，“好奇”號將讓APXS與樣本接觸，APXS通過發(fā)射X射線和氦核進行分析。這些“彈藥”能夠?qū)颖局械碾娮幼渤鲕壍?，進而產(chǎn)生X射線。根據(jù)放射出的X射線的特征能量，科學家能夠確定元素的類型?！皺C遇”號和“勇氣”號安裝了早期版本的APXS，用于揭示水在火星地貌形成過程中扮演的角色。

8.中子反照率動態(tài)探測器

中子反照率動態(tài)探測器（以下簡稱DAN）安裝在“好奇”號主車身背部附近，將幫助火星車尋找火星地下的冰和含水礦物質(zhì)。這臺儀器將向地面發(fā)射中子束，而后記錄下中子束的反彈速度。氫原子往往延緩中子的速度，如果大量中子速度遲緩，便說明地下可能存在水或者冰。DAN能夠發(fā)現(xiàn)地下約2米深處濃度只有0.1%的水。

9.輻射評估探測器

輻射評估探測器（以下簡稱RAD）的體積與一臺烤面包機相當，在設(shè)計上用于幫助準備未來的火星探索任務。這臺儀器負責測量和確定火星上所有類型的高能輻射，包括快速移動的質(zhì)子和伽馬射線。RAD的觀測數(shù)據(jù)可以幫助科學家確定宇航員暴露在火星環(huán)境下時將受到多大劑量的輻射。此外，這一信息也有助于科學家了解輻射環(huán)境對火星生命的產(chǎn)生和進化構(gòu)成多大障礙。

10.火星車環(huán)境監(jiān)測站

火星車環(huán)境監(jiān)測站（以下簡稱REMS）安裝在“好奇”號桅桿中部，是一座火星天氣監(jiān)測站，負責測量大氣壓、濕度、風速和風向、空氣溫度、地面溫度以及紫外輻射。所有這些數(shù)據(jù)會聚成每日和每季報告，幫助科學家詳細了解火星環(huán)境。

11.進入、降落與著陸儀

火星科學實驗室進入、降落與著陸儀（以下簡稱MEDLI）并不是“好奇”號攜帶的儀器之一。這一裝置內(nèi)置在隔熱板中，負責在“好奇”號穿過火星大氣層時對其進行保護。在“好奇”號穿過火星大氣層的過程中，MEDLI也負責測量隔熱板經(jīng)受的溫度和壓力。這些信息將幫助工程師了解隔熱板的狀況，同時利用這些數(shù)據(jù)改進未來的火星探測器。