火星沙尘暴说来就来,火星车“机遇号”进入紧急状态,与人类失联

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火星沙尘暴说来就来,火星车“机遇号”进入紧急状态,与人类失联
麻省理工科技评论 2018-06-18

2018-06-18

近日, NASA 在媒体电话会议上介绍了火星车的情况,并解释了其科学家和工程师对成功度过危机保持乐观的原因。
航空航天
近日, NASA 在媒体电话会议上介绍了火星车的情况,并解释了其科学家和工程师对成功度过危机保持乐观的原因。

上周末,NASA 宣布其超长待机的火星车机遇号进入紧急状态。让情况如此紧急的元凶是一场发生在火星地表遮天蔽日的超强沙尘暴。受沙尘暴影响,机遇号火星车将缺乏电力供应。

近日, NASA 在媒体电话会议上介绍了火星车的情况,并解释了其科学家和工程师对成功度过危机保持乐观的原因。然而,这场火星沙尘暴还要持续数周,在风暴真正退却之前,无疑工程师们还将处于紧张状态。

这次“惹事”的沙尘暴在五月底被火星轨道卫星首次发现。到 6 月 4 日,沙尘暴已将火星车周围的很大一部分阳光遮蔽,导致 NASA 不得不将机遇号切换至节能模式。在接下来的日子,风暴的不透明度(测量风暴强度的指标)将会爆表,以致于机遇号搭载的设备无法测量。

在周三时,NASA 的工程师们已将火星车调整为节能模式,并让它在 48 小时后再次唤醒检查。在火星车再次启动后,他们将节能模式延长至 72 小时。这是目前火星车的设置状态,尽管加州喷气推动实验室的 John Callas 表示“事实上我们很可能处于低功耗故障状态”。也就是说,72 小时后火星车可能不会醒来。

那么我们什么时候能再次收到火星车的消息呢?它的苏醒将由两大因素决定:能源和温度。

在最近一次检查时,火星车的供电功率是 22 瓦时。这个功率仅够维持车上时钟系统,但不能进行任何其他活动。在这种状态下,火星车使用时钟定期醒来检查能够接收到的阳光强度。当接收的太阳能足够驱动火星车时,机遇号会重新与 NASA 联络。如果阳光还是不够,那么火星车会重回休眠模式,并在下个周期再次检查。在检查过程中, NASA 将会知道火星车什么时候醒来检查过。

当连上述 22 瓦的基本水平都达不到时,火星车的时钟也将“停摆"。不过当再次接收到足够能量的时候,机遇号会重新启动时钟,使用计时器来进行周期唤醒。不过在这种情况下,一些计时器可能会在晚上唤醒, NASA 也不能提前预知火星车的苏醒和通讯时机。

如果延长缺电时间,那么火星车温度又是个问题:火星车系统中有加热模块,从而帮助电路抵御火星严寒。在没有加热模块的帮助下,机遇号的温度可能降低到关键模块失效的临界温度。除了电热模块,火星车的唯一额外热源是 8 个各有 1 瓦功率的钚加热装置。

NASA 和 喷气推进实验室(JPL) 的工程师们为火星车内的热流进行了建模仿真。 NASA 的 Jim Watson 告诉记者:”火星车的温度最后会趋于恒定。这个温度是火星车内产生的热量和在环境中损失热量平衡后的结果。“ 计算表明,这个稳定温度大约为 -36 ℃。不过万幸火星车的设计极限温度是 -40 ℃。能有这个结果,多亏了好奇号正处于一片即将进入夏天的区域,而且沙尘暴还能将火星表面加热。

所以,火星车在接下里的几周甚至几月内仍将保持休眠状态。不过专家表示,一旦风暴退却,它就会重新”复苏“。 Callas 表示:“尽管我们很担心,但是我们仍有信心风暴会消失,那时火星车会再次与我们通讯。”

在苏醒后,机遇号将继续执行其已持续了 15 年的任务。尽管现在它四个轮子里只有两个可控,手臂的一个关节也已经年久失修嘎嘎作响,”带病工作“的它仍在探索毅力山谷(Perseverance Valley)。这个山谷在奋斗撞击坑(Endeavor Crater)的边缘。此前轨道飞行器的照片表明,山谷是由于流水侵蚀形成的。机遇号正是因此前来寻找证据。如果机遇号这次能够安全渡过难关,它的太阳能电池板就可以继续供电。它还载有被 Callas 称为“全太阳系最棒”的电池。尽管经历了 15 年的使用,它的电池容量还剩有最初时的 85%。

在带来灾难的同时,沙尘暴还带来一些科研机会。火星勘测轨道飞行器团队的 Richard Zurek表示再有几天沙尘暴就将吞噬整个火星。这种现象很少见,自 2007 年以来是第一次。我们目前还不知道风暴的成因,也不知道为什么它会以如此不寻常的速度增强。

Zurek 表示:“对此类大风暴的每次观测,都有助于我们进行建模。”他的同事 Watson 还指出:“幸运的是我们还有史上最多的可控航天器进行观测。”

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