毅力号火星车

1、“我们最为关注的，是让机智号位于自拍照中的合适位置，”马林空间科学系统公司的高级项目经理迈克·瑞文(MikeRavine)说道，“考虑到它体型相对较小，我认为我们做得很好。”

2、“灵巧号”安装有一台中央计算机、惯性测量单元(IMU)、激光高度计、倾斜仪、加速度计和陀螺，所有这些设备都被封装在方形的绝缘体机身中。“灵巧号”携带了2台成像系统：1台30万像素的宽视场全景导航相机，用于跟踪直升机的位置；1台1300万像素的彩色相机，用于捕捉最低点到高于地平线的表面。2台成像系统安装在都在机身底部(沿名义飞行方向的垂直方位)。

3、下降级上的相机包括：1台从下降级上拍摄火星车的彩色相机(向下看)；

4、“火星2020”的进入、下降及着陆(EDL)沿用了“好奇号”的三级减速(气动外形减速、降落伞、反推发动机)+空中吊车缓冲的着陆方式。结构上包括：气动外形减速器、降落伞、下降级，以及空中吊车。气动外形减速器由一个背罩和隔热罩组成，可以保护火星车免受进入火星大气层时所经历的高温。下降级通过反推发动机减速，并将火星车安全送到地面。(毅力号火星车)。

5、不过，这也不是NASA第一次通过火星车的相机定标板向火星带去“宣言”了：

6、并于北京时间2021年2月19日凌晨4点55分左右在火星杰泽罗陨石坑内以壮观的“空中起重机”方式安全着陆 。3月4日，“毅力号”完成首次火星行驶，留下专属印迹。

7、期间历时203天、太空飞行近5亿公里，整个任务耗资高达27亿美元，成为迄今为止最昂贵的探火任务。

8、在2020年七月，NASA毅力号送往火星。经过长达六个半月是阿金的飞行，毅力号顺利抵达了火星大气层边缘，并成功降落在火星。发射毅力号的总耗资在 30亿美金左右，其中毅力号的建造、发射以及着陆等杂七杂八的费用就高达27亿美，。这使得毅力号的造价超过了25亿美金的好奇号，成为历史上最贵的火星车，没有之一

9、这是今天凌晨5点左右，刚刚成功着陆的“毅力号”火星车传回的火星表面照片

10、自拍得到的图片信息能让工程师查看火星车的磨损情况，同时也激励了新一代的太空爱好者：火星车研究团队的成员所引用的自拍图片，或许会激发他们加入NASA的兴趣。

11、火星的重力比地球小火星没有想象中那么大。半径为3397公里，略大于地球的一半，总质量不到地球的九分之一。火星表面的重力大约不到地球表面的八分之一半。如果160斤的人马能去火星，就能感觉到自己只有60斤，可以说身体轻如燕子。这对直升机来说是最好的消息。直升机完全靠转子旋转产生的升力飞向天空，重力变小，所需的升力也变小，实现目标的难度突然减少一半。

12、在刚刚过去的2020年，其实人类一共向火星发射了三个探测器，分别是由美国所发射的“毅力号”，我国所发射的“天问一号”和由阿联酋所发射的“希望号”，其中由我国所发射的“毅力号”探测计划和其他两个有很大的不同。如果从发射时间上来看阿联酋和我国的火星探测器相差并不远，而“希望号”火星探测器预计在2021年的2月份左右就准备在火星进行登陆计划，但是这个时候的“天问一号”还在进行着火星巡视计划，也就是说由我国所发射的“天问一号”火星探测器要在火星轨道中环绕三个月时间。

13、意外之喜在于，“毅力号”花了一年的时间在杰泽罗陨石坑底部移动并取得了许多令人惊讶地发现——其中之一是，陨石坑的底部是由数十亿年前的火山岩冷却固化后形成的。一些研究人员曾认为，这个陨石坑的底部是由风或水随着时间的推移沉积下来的沉积岩构成的，但探测器发现了的证据并不是这样。科学家可以通过分析火山岩内部元素的放射性衰变来确定这些岩石的年龄，如果“毅力号”的样本能够返回地球，研究人员将能够第一次确定火星表面岩石的年代。

14、图16“好奇号”火星车上的MEDLI(MEDLI-2与其类似)

15、两台高分辨率的 Mastcam-Z 相机能够与多光谱立体成像仪器一起工作，以增强毅力号火星车的行驶和岩心采样能力。

16、 周五 ·深空探测 |周茶余星话 |周日· 视频天象

17、天问一号由环绕器、着陆器和巡视器组成，重量达到5吨左右。携带设备有中、高分辨率相机、火星磁强计、火星矿物光谱分析仪等。

18、“丰田中央研究所”2011年实现了全球首次仅以水和二氧化碳为原料的人工光合成，当时的转换效率仅为0.04%，经过多次改良，这次能源转换效率提高到了2%。人工光合成生成的甲酸可以制成氢气，用作发电燃料。

19、“空中吊车”从本质上还是采用反推发动机技术。不过天问一号以及美国早期火星车如洞察号、凤凰号等，反推发动机在探测器下方，“空中吊车”方式则是火星车在下方，反推发动机从上面牵引。该技术具备2个优点，一是可以避免因发动机推力过大溅起火星表面的尘土，对探测器造成影响；二是将悬吊着的火星车“放”到地面，对落点的平整度和坡度要求不高。

20、本次任务的发射窗口为2020年7月20-8月11日，由“宇宙神-5”541在卡纳维拉尔角空军基地发射升空，预计着陆时间为2021年2月18日。

21、   2月18日，探测车在火星表面耶泽洛站基坑附近成功着陆，试图开始探索古老生命的痕迹。该基坑周围曾有一片湖泊和三角洲。探测车将在这里把一些有价值的样本保存并带回地球研究。

22、“毅力号”利用各种仪器分析岩石的化学成分，发现了一种叫做橄榄石的块状矿物颗粒，这些橄榄石包裹在另一种叫做辉石的矿物中。这些矿物质通常存在于地球上的火山岩或火山地区。斯塔克·摩根说，“这有力地证明了塞塔地区的岩是由大量熔岩冷却而形成的。橄榄石晶体会先形成，然后沉入冷却岩浆的底部，然后辉石会在它们周围形成——形成沉积岩的层状岩石。”塞塔地区的岩石和杰泽罗陨石坑内部的岩石一样，也显示出过去曾与水相互作用的迹象。正如加州理工学院的地质学家谢勒在12月的地球物理联盟会议上报告的那样，“它们可能含有通过非生物过程产生的有机分子，就像在一些火星陨石中看到的那样。”

23、丰田中央研究所接下来会面向实际应用削减设备成本并提高耐用性。董事长志满津孝表示，希望在2030年左右打好实际应用的技术基础。

24、JPL下降与着陆团队的负责人AlChen表示，降落是这项耗资27亿美元的任务里最关键也是危险系数最高的部分。

25、虽然商用无人机和其他类似的飞行器显然一直飞得更快，但“机智号”的记录显示，即使飞以超过在地球上测试时所达到的速度飞行，它也能保持平稳。

26、科学家推测在这里百万年前有湖泊，所以可能会发现一些生命的迹象。但是在毅力号采集岩石样本的时候，过程并没有那么顺利。钻头完成钻孔工作深入孔鲤，但是从数据反馈来看并没有岩石样本。造成这次采集失败，主要不是硬件设施的故障，而是对于火星地表的泥土和岩石方面认识不足。所以就会采集失败，其实不光毅力号。我国也在今年也完成了一个壮举。 

27、工程师还运行了其他的模拟，用来确保机智号直升机在最终的自拍照中的位置合适，麦克风可以从机械臂的电机中录下声音。

28、按时间先后顺序一一对应了目前所有成功展开探测的火星车：

29、毅力号上其中一台导航摄像机拍下的视频显示，最后呈现出来的这一份自拍照由62张图片组成，是毅力号火星车的机械臂不断扭转和移动拍下的。而第一张自拍照背后的制作过程，却远比想象的复杂，下面的视频给出了更详细的讲解。

30、毅力号结构拆解和本次拍摄降落伞的相机所在位置(红圈)|NASA/JPL-Caltech

31、为了为未来载人探测火星做准备，NASA在“毅力号”火星车上搭载了MOXIE，用于在火星大气中制备O作为未来航天员往返火星与地球之间的火箭推进剂燃料，以及火星表面生保系统所必须的O

32、喷气推进实验室创建了一款软件，以确保机械臂不会和火星车发生碰撞。在地球上的模拟中，工程师团队每次检测到碰撞都会对机械臂的移动轨迹进行调整，然后对同一过程重复数十次，确保机械臂的运动是安全的。最终的命令序列会让机械臂“尽可能靠近火星车的身体，但不会接触它。”维尔玛说。

33、“当漫游车在火星上着陆的时候，三个(飞行分离螺栓)将由小型烟火弹释放出来，航天器将执行‘天空起重机’动作。”JPL解释说："尼龙绳通过桥式出口导向器旋转出来，将漫游车降到下降阶段的25英尺以下。一旦毅力号监测到它在地面上，燃烧的叶片就会切断绳索，下降级飞走。‘天空起重机’确保毅力号将在火星表面着陆，不需要任何其他航天器部件，不需要复杂的部署程序。"

34、着陆操作开始后，下降级保持0.75m/s的下降速度，同时以0.75m/s的速度释放缆绳和火星车。当吊索(6m)完全释放以后，继续保持0.75m/s的下降速度，直到火星车着陆(Touchdown)，然后断开吊索，下降级飘离(FlyAway)。

35、许多人此时想到的却是我国天问一号火星探测器。它于2月10日进入环火轨道，将围绕火星飞行3个月左右，计划于2021年5月至6月择机实施火星着陆。

36、这样做的目的是，验证无人机在火星上是否能够起降，如果可以，那今后的火星车设计思路可能会发生改变。

37、为什么说“又”呢？当年的好奇号就玩过类似的小花招：工程师把这组JPL的摩斯密码设计成了轮胎花纹的一部分，偷偷带去了火星。

38、要知道，任何无人外星探测器在登陆外星地表，刚开始的时候都是基本都是靠自动识障、自动控制来进行第一步操作的，有时也会通过地球上的科学人员来人工控制。

39、▲人类历史上抵达火星的漫游车(来源：维基百科)

40、火星是除了月球之外，人类热情最大、探测和尝试登陆任务次数最多的外星球，也是最有希望、最有条件让人类首先登陆的行星，更是人类成为跨行星物种，建立跨行星文明的首选星球。期待真正的火星时代尽早到来，人类第二个家园星球越来越亲切，越来越宜居。

41、多年来，科学家一直在研究omega-3水平与影响心脏、大脑、关节和视力疾病之间的联系，但很少有人研究脂肪酸对预期寿命可能产生的影响。新的研究证实，在海洋鱼类和海鲜中发现的omega-3s可能对整体健康产生有益影响，从而可以减缓衰老过程。

42、图片来源：NASA/加州理工-喷气推进实验室

43、“毅力号”火星车表面操作段是最具特色的，与之前的巡视任务不同，作为火星采样返回的首次任务，“毅力号”将采用“样本缓存”(Cache)的方式在火星表面开展工作。所谓的“样本缓存”，是指火星车在找到感兴趣的样本之后，将其存放在样本采集点，待下一次火星任务再将其带回地球。具体见下图：

44、尽管火星车到目前为止已经取得了不小的成功，但它要到达那任务目标中的那个三角洲的需求越来越大。现在，“毅力号”正以最快的速度向那里前进，本月的早些时候，它创下了在火星上长距离行驶的记录——在一天内行驶了240米以上。可即便如此，“毅力号”可能要到今年4月份才会到达三角洲。

45、③装备多达23台照相机/摄像机，这是人类深空探测中配备最多观测设备的一次任务，360度全视野、高清晰度全程记录火星状况。

46、还在找吗？NASA给出了一些寻找火星车的指示，直升机在约1600英尺(500米)外、39英尺(12米)的高空发现了火星车。从图片底部的“机智号”的影子开始，然后沿着直线向上寻找正好在中心右侧的亮白色斑点。

47、采用反推火箭减速+空中吊车悬停投放火星车模式。从时速160公里降至每秒0.75米的着陆速度，一旦火星车触地软着陆，立即切断绳索，空中吊车飞离。

48、据外媒CNET报道，你觉得你的眼睛很敏锐吗？那么你将需要你所有的视觉敏锐度来发现NASA的“毅力号(Perseverance)”火星车隐藏在由“机智号(Ingenuity)”直升机拍摄的火星景观照片中。

49、   毅力号火星探测车是NASA的27亿美元“火星2020”探索任务的核心。毅力号上搭载了七种科学仪器。在毅力号天线塔的顶部有SuperCam，可以向距离探测车7米远的岩石发射激光束，发出的激光束会产生一团汽化岩石云雾，SuperCam的摄像头和光谱仪会对气化岩石云雾的成分进行分析。

50、根据NASA的数据，要让四名宇航员离开火星表面，你需要大约15000磅的火箭燃料和550000磅的氧气。不过，据MOXIE首席研究员迈克尔•赫克特(MichaelHecht)说，四名宇航员一整年只需要大约一吨的氧气就能呼吸。

51、毅力号火星车任务期至少1个火星年(687个地球日)。

52、悬浮在火星表面附近的天空吊车通过尼龙拴绳牵引的方式使毅力号下降，当火星车的轮子接触到地表，它就会割断牵绳，随后飞到安全距离之外自毁。

53、NASA说，火星车命名，是为了激励学生参与火星探索背后的STEM事业——作为综合学科的航天在发端之初，就与科学、技术、工程和数学构成的STEM领域密不可分。NASA局长吉姆·布里登斯汀(JimBridenstine)进一步阐述比赛的重要性：“这是我国年轻人加入NASA月球到火星任务的绝佳机会，以一种令人兴奋的方式参与很可能成为火星采样返回第一程的任务。”

54、“毅力号必须自力更生”，Chen说道，“在此期间我们什么也做不了。”

55、大量的资金的投入没有白费，毅力号此次落点比较之前的火星的落点要更精准，它所携带的火星直升机观测到了不一样的火星。更重要的是，毅力号开启的所谓的火星样品返回计划，意味着我们对火星生命的探索已经进入了一个全新的阶段。

56、好奇号留下的摩斯密码|NASA/JPL-Caltech

57、机智号项目主管戴夫•拉弗里(DaveLavery)说：“今天的飞行符合预期计划，但它令人惊叹。通过这次飞行，我们展示了关键的能力，这些能力将使未来的火星任务能够增加空中维度。”

58、使用双旋翼，转速快：为了升天，火星直升机有两对旋转方向相反的旋翼，直径2米，转速达到惊人的每分钟2400转，这比普通直升机快得多。后者只有3400到1200转。转子的转速实际上被限制在音速内，桨尖的线速度不能超过0.85马赫。否则阻力会急剧增加。大型直升机旋翼长，桨尖非常快，再叠加向前飞的速度更快，转速比较低。但是，火星直升机需要更快地旋转，以便在稀薄的空气中获得足够的升力，稀薄的空气的音速要比较低，为了最大限度地降低转速，采用了共轴双旋翼的设计，两对旋转翼大小相同，相反的旋转可以抵消转动力矩。尽管如此，每分钟需要2400转的高速，但2米的旋转翼直径并不大，桨尖速度控制在约0.7马赫左右。

59、①人类首次部署行星探测直升机，构建火星探测车+探测直升机全方位、立体化探测模式。

60、获得大奖与现场观看火星车发射机会的亚历山大，战胜了28000位竞争对手！命名比赛于2019年8月启动，项目主管乔治·塔胡(GeorgeTahu)鼓励全美K-12学生参赛：“我们的探测器过去几个月里已经完全成形……只缺一个好名字了！”听上去万事俱备只欠东风，这“东风”并非有形的产品、技术，却也是火星探索任务的重要组成部分。

61、②可保存43种火星样本，每管样本相当于一根雪茄大小，为后续任务采样返回做准备。

62、Farbetterisittodaremightythings,towinglorioustriumphs,eventhoughcheckeredbyfailure,thantorankwiththosepoorspiritswhoneitherenjoynorsuffermuch,becausetheyliveinagraytwilightthatknowsnotvictorynordefeat.

63、最后我上传三张真实毅力号火星车拍摄的照片，你可别告诉我这还是黑白照。

64、如果美国此次任务成功，将继续巩固其在火星探测上的领先地位，更重要的是将为后续的火星采样返回任务拉开序幕，地球上的人类有望首次获得主动采样而来的火星样本。

65、中美火星探测的任务目标和技术方案均不相同。

66、红色*为火星车着陆点，蓝色为存在感兴趣样本的区域，位于中间的蓝色站点作为样品缓存点(在“毅力号”收集到样本后，存在此处)。在主任务期间，“毅力号”沿着白色实线行驶；在拓展任务中，火星车将沿着白色虚线前往其他感兴趣的区域，收集更多的样本。

67、从上面这张由JPL分享的图片中可以看到，漫游车必须被塞进一个相当幽闭的舱室中进行旅行。它的各个部件在从地球上升过程中被屏蔽了，避免了危险，但一旦降落在火星上，它还必须能够在火星上“开始采取行动”。这个过程其实听起来有点像动作电影里的场景。

68、火星世界遍布沙海，对于人类火星车来说，火星沙海并不友好，火星沙海一直是以太阳能电池作为动力火星车的“隐形杀手”，美国勇气号火星车和机遇号火星车皆是因为沙海先后与我们永远失去了联系。

69、按照设定的程序，一旦它进入火星稀薄的大气层，就会马上向地球发送无线电警示信号。

70、火星探路者在测试中(电池板上小车)，JPL标志清晰可见

71、NASA与ESA欧空局联手，最早将在2026年发射最为复杂的火星后续任务(此前计划2028年发射)，部署一颗返回式轨道飞行器、一架着陆器、一辆火星车，提取毅力号采集火星岩石样品，然后由火星上升运载火箭将样品送至返回式轨道飞行器，预计20312032年返回地球，为发现火星生命迹象获得强有力的直接证据。

72、导航相机、桅杆相机、超级相机位置|NASA/JPL-Caltech/haibaraemily

73、MOXIE只是技术演示验证设备，其大小只是相当于电动汽车的电池。然而，未来满足载人火星任务的氧气制备系统将是MOXIE的100倍。

74、原来，降落伞这些红白格网图案共有四圈，一格白色代表0，一格红色代表每圈从一堆连续的1之后开始读数，按0101的二进制转化为10进制，再把数字对应英文字母表里的顺序。

75、回到本届命名比赛。它不是简单粗暴地让人“想个名字出来”，而是在NASA官网设立专区，提供丰富的学习资源——关于火星、火星探测任务安排、探测器工程设计、天体生物学以及载人登火的知识，还有包括火星车数字模型360度全景、探测器建造过程在内的视频“工具包”。“我的提名怎样才有竞争力？”回答这个问题时，NASA说：“我们鼓励你做你自己，去了解火星以及我们派往火星的探测器所面临的挑战吧。”也就是说，绞尽脑汁想出好名字重要，为了想名字去学习知识更重要。

76、名字都在这里|NASA/JPL-Caltech

77、从这句话上就可以看出你绝对是个“文盲”。专业的大型天文相机和太空探测器的高分辨率相机都是黑白相机，以确保最大化获取的进光量，确保尽可能准确地拍摄探测对象。像哈勃太空望远镜，我们之所以能看到其拍摄的彩色星云，其实是科学家后期还原了其真实的色彩。这与我们P图可不一样，我们P图是把真的变成假的，科学家是把真的变成更真的。

78、这项任务结果事关重大。美国对火星的探索早在1965年水手四号的惊鸿一瞥就已经开始，到目前为止，美国已经发射火星探测器近20次，毅力号可能为科学家最终证明是否存在地外生命提供确凿证据，同时也为未来人类登陆火星这颗距太阳第四近的行星做出铺垫。一切的一切，都以毅力号的安全着陆为前提。

79、毅力号的这一份自拍照，其实是一支由十几人组成的核心团队合作完成的，其中包括了火星车的驾驶操作员、在喷气推进实验室进行测试的工程师，以及开发相机序列、处理图像并将它们拼接在一起的相机操作工程师。将所需的所有单个命令绘制成一张图片大约耗费了一周的时间。

80、首次利用火星制氧实验设备，试图在火星上制造氧气。

81、回顾火星探测发展历程，“毅力号”是继“索杰纳”(1996年)和“勇气号”/“机遇号”(2003年)之后，与“好奇号”同属美国第三代火星车，其发展历程大致经历了如下几个阶段：

82、一旦成功抵达目的地，它将成为美国第5辆能够在火星表面移动工作的漫游车和人类历史上第7辆着陆了的火星车。

83、“毅力号”的移动系统继承了传统的六轮摇臂-转向架火星车结构，这种设计因其卓越的稳定性和障碍攀爬能力而成为成熟的机动装置应用方案。早在“索杰纳”开始，JPL就设计了这种移动结构，“勇气号”和“机遇号”在性能上做了改进，“好奇号”和“毅力号”则沿用至今。与“好奇号”一样，轮子采用轻质铝合金材质，都专门设计了凸起的花纹以适应为火星崎岖地形，但比“好奇号”的更窄、更高。

84、目前已有两辆火星车：好奇号、毅力号纵横于红色星球。如果再加上三个月后着陆的中国火星车，多达三辆现役火星车，史无前例。

85、“在火星车着陆之前，科学家们并不知道他们会发现一片火山岩地区”，加州帕萨迪纳喷气推进实验室的科学家凯蒂·斯塔克·摩根：“我们在杰泽罗陨石坑的探索行动完成了任务。”