NASA在情人節當天宣布與“機遇號”分手

我們再找你“火星救援”時

“機遇號”拍攝的一塊巖石上有網狀裂縫，從外觀上看類似地球上的水干涸后的裂泥。

2019年2月14日，在長達8個月的失聯后，火星探測車“機遇號”正式被美國國家航空航天局（NASA）宣布結束任務。這臺原定任務周期90天，實際工作長達15年的火星車終于結束了它的使命。

消息發布后，大量天文愛好者在網上表達對“機遇號”的緬懷。自2004年登陸火星以來，“機遇號”和它的孿生兄弟“勇氣號”火星車取得了眾多重大發現，其中最為人熟知的便是在火星上發現了液態水存在的痕跡。

●南方日報駐京記者 泠汐 策劃統籌 鄭幼智 李江萍　本版照片均為資料圖片

前赴后繼的漫游者

巡視器，又名漫游車（Rover），指發射到火星、月球等天體上，具備自主運行和移動功能的太空探測器。在月球和火星上運行的巡視器，常常被稱作“月球車”和“火星車”。區別于環繞天體運行的軌道器和在天體地面固定運行的著陸器，這種探測器最大的優勢在于可移動，因此能在多個地點完成探測任務。

2004年1月，兩輛一模一樣的巡視器——“勇氣號”和“機遇號”火星車分別成功著陸火星，開始了探險之旅。火星車由車身安裝的太陽能板供電，原定觀測周期為92天，實際上兩輛火星車都大大超額完成任務。其中，“機遇號”正常工作了15年，累計行駛45.16公里，成為有史以來工作時間最長、行駛距離最遠的巡視器。

1970年11月17日，蘇聯發射了世界上第一輛無人駕駛、自主運行的月球車“月球1號”。“月球1號”利用自身攜帶的遙測系統、攝像系統，考察了月球雨海地區約8萬平方米的月面，將眾多寶貴的實驗數據傳回地球。

不愿止步于月球探測的科學工作者們，將目光投向其它更遠的天體。上世紀70年代起，各國天文機構陸續向月球、金星、火星等天體發射了數十臺著陸器和巡視器。在火星，由于技術不成熟等原因，早期的探測器大多失敗墜毀了。1997年7月4日，美國國家航空航天局發射的火星探路者號成功著陸，它所攜帶的“旅居者號”是人類成功送往火星的第一部火星車。

我國巡視器研制和生產時間較晚，2013年12月15日成功駛抵月球表面、預期服役3個月的“玉兔1號”，實際服役時間長達972天。2019年1月3日駛抵月球表面的“玉兔2號”如今剛剛進入月夜休眠模式，此前已在月球正常行駛約120米。

坎坷的科研之旅

由于巡視器自身攜帶精密儀器，在遠離人類家園的天體上長期自主運行，巡視器從發射入太空到執行任務都面臨重重考驗。為了保證巡視器不受損壞，將重達180千克、存在多處脆弱結構的天文儀器安全著陸火星表面，就成了最重要也是最困難的任務之一。近年來，隨著科學工作者的經驗積累和技術不斷進步，巡視器的著陸演化出多種方式，大大提高了巡視器著陸的成功率。

荷蘭代爾夫特理工大學航天學博士毛新愿介紹，目前探測器著陸天體表面的方案總體上分為三類。三類方案的相同之處是，在探測器進入大氣層后到距離天體表面一定距離前，都首先使用隔熱罩和降落傘組合減速，并開啟測距雷達等待精確著陸的時機。

離地面距離適當后，第一類方案直接使用著陸器攜帶的反沖火箭反推減速，這要求探測器自身攜帶較大的燃料罐和火箭系統。該方案最安全，可讓質量很大的探測器成功著陸，但由于重量很大的火箭系統在登陸后就失去價值，且該系統裝在探測器底部無法脫離，這種方案不適合強調移動性能的巡視器。

第二類方案是將探測器分成兩部分，一部分攜帶反沖火箭和燃料罐，另一部分是包裹在巨大氣囊中的巡視器。火箭反推減速后，連接兩部分的繩索使巡視器和反推火箭系統分離，氣囊部分迅速充氣，繩索斷裂后氣囊落下，在地面多次彈跳后穩定下來再駛出巡視器。該方案的缺陷在于，由于氣囊的緩沖能力有限，巡視器的科研設備和重量都受到了限制。

第三類方案將巡視器用繩索懸掛于一臺裝有強力火箭的“空中吊車”上，待巡視器接觸地表后，繩索瞬間切斷，“空中吊車”迅速駛離并在附近墜毀。該方案是所有方案中技術難度最高的，但依然存在質量上限，搭載900千克的“好奇號”已是該種方案目前的極限。

此次正式“退役”的“機遇號”使用的是第二類方案，而我國的“玉兔1號”和“玉兔2號”使用的都是第一類方案，具體操作方式是首先用反沖火箭將“嫦娥三號”“嫦娥四號”著陸器安全著陸，之后著陸器掛載的巡視器再駛向月球表面。

技術帶來的無限可能

“機遇號”著陸火星，和“月兔1號”“月兔2號”登陸月球，這其中需要哪些技術支持？毛新愿介紹，火星和月球的環境特征各有不同，需要攻克的技術難點也不相同。

巡視器在火星登陸，需要攻克的主要技術難點之一是距離。在火星登陸探測器，需要尋找一個登陸“窗口期”，這是由于火星離地球過于遙遠，一次從地球到火星的星際旅行需要長達200天以上。為了最大化地節省資源，需要等到火星在軌道上運行至接近地球的時機再發射火箭，而這個機會每26個月才有一次。

此外，由于火星離地球過遠，地球和火星之間的通信面臨數分鐘到20余分鐘的延遲，這導致要著陸在火星的探測器必須自主完成整個著陸流程，無法獲得人工實時操縱。在7分鐘左右的時間里，一臺探測器需要自主完成上千個操作，其難度可想而知。

對比火星登陸，由于地月距離很近，在月球的探測器可隨時從地球發射，環繞在月球軌道擇機登陸。但月球登陸的難點主要在于“潮汐鎖定”。“潮汐鎖定”指作為衛星的月球引力受地球影響，導致其自轉一次大約需要一個月時間，且月球永遠只以一面面向地球。

2月13日，月球背面的“玉兔2號”再次進入月夜休眠期。由于巡視器大多以太陽能板供電，長達14天的月夜時間里，巡視器只能選擇休眠，如何保證休眠后能夠再次運行，是巡視器登陸月球后面臨的一大難點。此外，在月背登陸的“玉兔2號”，由于永遠背向地球，無法同地球直接建立通信，必須通過地月中繼衛星“鵲橋號”“傳話”，成為此次“玉兔2號”在月背工作的另一難點。

毛新愿介紹，巡視器經過數十年的發展，各項技術都有了全方位的提升。以火星為例，上世紀70年代蘇聯在火星南部著陸的數臺探測器全部失敗了，其中不僅有技術落后的原因，火星南部地形復雜也是探測器著陸須要克服的困難。如今，“玉兔2號”能夠在同樣復雜的月背南極—艾特肯盆地實現登陸，正反映了技術的不斷進步給人類帶來無限可能性。

漫漫“回家”路

“機遇號”退役吸引大量關注，擬人化有不小的功勞。巡視器因自成一體、可自主行動，近年來被人冠以姓名擬人化，吸引了除科學工作者、天文愛好者之外更多人的注意。我國研發的“玉兔1號”“玉兔2號”在執行任務期間，都以擬人化形式在社交平臺發布信息，獲得不少人的青睞。

2月12日，科學記者雅各布·馬戈利斯將“機遇號”失聯前發布的最后一組信息，用擬人化的方式轉寫為“我快沒電了，這里也越來越暗了”，被網友們大量轉發。“我們還能否再見到‘機遇號’？”“誰來帶‘機遇號’回家？”網友們紛紛留言。

全程參與設計建造“機遇號”和“勇氣號”的科學家史蒂文·斯奎爾斯在接受采訪時曾坦言，設計“機遇號”時就把火星當成它最終的歸宿，“火星就是它的家，是我想讓他駐留的地方。”

一些感性的網友則設想在未來火星移民后，能夠根據巡視器最終被記錄的定位找到它們，帶回地球在博物館珍藏。然而，目前的技術水平并不允許人類將火星上的任何物質帶離火星大氣層，更遑論重百余千克的巡視器了。

不過，將巡視器獲取的太空物質帶回地球并非天馬行空，還有相當的科學價值。2018年9月23日，日本在小行星“龍宮”上投放的2輛巡視器展開探查，巡視器的任務之一就是輔助主探測器完成采集、保存巖石樣本，并計劃于2020年返回地球。而美國亦宣布了將火星表面樣本帶回地球的計劃。

毛新愿介紹，相比于探測器上的科學儀器，地球的研究機構能夠分析到更多資料，因此采集樣本回歸地球，將成為未來巡視器需要擔當的一項重要使命。也許隨著技術的不斷進步，人類最終也能將這些太空“英雄”帶回故鄉。