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最先进火星车:好奇号
2012年8月4日 『99100IT园地』 浏览选项:   出处:cnbeta.com

                          时速2万公里6分钟急刹车

     今年8月6日,被塞进“火星科学实验室”飞船的美国航空航天局的火星车“好奇”号将以每小时1.32万英里(2.12万公里)的速度急速飞向火星表面,而且只有6分钟时间用来减速,进行软着陆。另外,它在下降过程中角度要大小合适,这样才能确保着陆成功。一位美国航空航天局的科学家把这次登陆比喻成是需要从洛杉矶把一颗高尔夫球准确无误地击落到苏格兰圣安得烈高尔夫球场的球洞里。这将是一次最棘手的登陆尝试。
    该任务的进入、下降和登陆(EDL)阶段从“火星科学实验室”飞船的高度达到火星大气层的最顶端开始,这个高度大约位于登陆区盖尔陨石坑上空81英里(131公里)处,最终“好奇”号将在这颗红色行星表面安全着陆。在进入、下降和登陆阶段,这艘3吨重的飞船将从在这颗行星的大气顶端的每小时大约 1.32万英里(2.12万公里)的速度,迅速减速到在地面的静止状态。急速减速的大部分工作需要通过大气摩擦来实现。最后阶段一个降落伞将会展开,“好奇”号从飞船中弹出,并利用尼龙缆绳把它拴在拥有减速火箭的天空起重机上。该船将在火星上空盘旋,慢慢把火星车送到这颗红色行星表面。
    这项操作将令负责任务的员工紧张到手脚出汗。加利福尼亚州帕萨迪纳美国航空航天局喷气推进实验室设计并制造了这辆火星车,该部门负责人查尔斯-埃拉奇说:“届时我们将会非常紧张。在另一颗行星登陆并不是在公园散步。它具有很大挑战性,以前这方面的尝试既取得了成功,也遭遇过失败。”例如英国的“小猎犬-2”号探测器在2003年的着陆过程中与地球失去联系,从此杳无音信。
    埃拉奇博士说:“我们之所以会紧张,是因为这是一个重达3吨的大块头以大约每小时1.2万英里(1.93万公里)的速度从天而降,我们必须在不到6分钟内实现软着陆。我们经常称其为‘六分钟恐怖’。当这么重的物体以每小时1.2万英里(1.93万公里)的速度冲来时,它产生的能量相当于25辆高速列车全速行驶。另外,火星车降落的角度的精确度,相当于身在洛杉矶的我必须把一颗高尔夫球击落到苏格兰圣安得烈高尔夫球场的球洞里。”
    美国航空航天局的这个最先进的移动遥控实验室将对火星上最令人好奇的一个区域进行研究。“好奇”号这辆火星车比以往发射到另一颗行星上的其他任何此类设备的科研能力都更强。它将降落在一个大型陨石坑里,利用相机和雷达等先进仪器找出更多有关这颗行星的环境的信息,这些数据将有助于为以后的人类任务铺平道路。
    华盛顿美国航空航天局总部火星探索计划的负责人道格-麦克奎斯逊说:“‘火星科学实验室’有望通过当前和新近进行的任务,增强我们对火星的了解。该任务采用的先进技术和科学知识,将有助于推动样本取回任务的发展,并最终成功把人类送上火星。”
    任务期间,这辆1吨重的火星车将对盖尔陨石坑进行研究,这项任务将会持续近2年时间。“好奇”号会在盖尔陨石坑里高3英里(5公里)的一座地质层状山脚下登陆。它将研究这颗行星的环境是否曾适合微生物生命发展,并保护这些环境证据。
    加州理工学院帕萨迪纳分校“火星科学实验室”的项目科学家约翰-格洛岑格说:“盖尔陨石坑为我们检测多个可能的可居环境,以及了解这颗行星早期环境的长期演变过程提供了一个极好的机会。“‘好奇’号将登陆的这个陨石坑的一部分有一个冲积扇,它可能是由流水携带的沉积物形成的。那座山脚下的岩层包含粘土和硫酸盐,众所周知这些都是在水环境下才能形成。”
    “好奇”号火星车的长度是早期火星车“勇气”号和“机遇”号的2倍,重是后者的5倍。该车将携带的10个科研仪器的重量,是其前辈携带的科研仪器重量的15倍。从地面延伸到高空的一根7英尺(2.1米)长的桅杆,为相机和依靠雷达点火的仪器提供了一定高度,以便研究较远处的目标物。位于一根7英尺 (2.1米)长的机械臂上的仪器,将用来研究近距离的目标物。“好奇”号内部的分析仪器将用来确定利用机械臂上的钻和铲子获得的岩石及土样的成分。其他仪器将用来识别天气、天然辐射等会对未来人类任务产生影响的环境因素。
来源:http://www.cnbeta.com/articles/176334.htm

好奇号核电池揭秘:可供能14年

  
    好奇号火星车是美国宇航局迄今最为先进的火星车,大小与一辆小汽车接近,以核电池作为动力。好奇号于2011年11月发射升空,预计于北京时间8月6日13时31分在火星着陆,将首次采用特殊设计的“天空起重机”系统着陆。按计划,好奇号将在火星盖尔陨坑着陆,执行两年的考察任务,探索火星过去 或现在是否存在适宜生命的环境。

以下为美国宇航局官方公布的好奇号核电池工作原理:

    好奇号火星车的动力是由一台多任务放射性同位素热电发生器(MMRTG)提供的,这台设备由美国能源部提供。这台发电机本质上是一块核电池,它可以将热能转化为电能。它主要包括两个组成部分:一个装填钚-238二氧化物的热源,以及一组固体热电偶,它们可以将钚-238产生的热能转化为电力。它包含4.8公斤的钚氧化物,可以提供稳定的热能用于火星车上供电,并确保好奇号能够挨过火星漫长严寒的冬季。
  同位素热电发生器在过去很长一段时间内让美国宇航局得以开展太阳系的探测活动。比如飞往月球的阿波罗项目,着陆火星的海盗号项目,以及飞往太阳系边缘的先驱者和旅行者号飞船项目,尤利西斯太阳探测器,伽利略号木星探测器,卡西尼号土星探测器,以及新地平线号冥王星和柯伊伯带探测器等等,都采用了这种同位素热电发生器。
  而多任务放射性同位素热电发生器则是新一代设备,专门设计用于在拥有大气层的行星体,如火星上,或者在真空的太空环境中使用。除此之外,它还采用了更加灵活的模块化设计,可以适应多种不同的任务需求,供能相对稳定。这一设备的设计目标包括确保设备的高度安全,优化功能,至少可以保证14年的供能,并在此基础上做到质量最小化。这台设备直径约64厘米,长66厘米,重量45公斤。
  和这种发电机的之前几代相同,多任务放射性同位素热电发生器同样是由几层保护材料,其中灌装了钚氧化物燃料。这些保护层主要是考虑一旦发生预料之外的事故时可以防止钚燃料外泄,这一防泄漏技术之前都经受过撞击试验。万一火箭发射时出现意外,这些核燃料发生泄漏或者让任何民众暴露于核辐射中的可能性非常低。在发电机中使用的钚燃料和用于核武器中的燃料不同,前者不会发生核爆炸。并且这些核燃料都采用了特殊的陶瓷形态生产,因此不会对人体健康构成重大危害,除非它们发生破碎,成为细微的碎屑或者发生蒸发,然后被人体吸入或吞下。如果好奇号的发射发生意外,人们可能遭遇的核辐射剂量约为5~10毫雷姆,相当于大约一周内人体所受到的自然背景辐射值。一般的美国人每年回受到大约360毫雷姆来自自然界的背景辐射,如氡和宇宙射线等。
  多任务放射性同位素热电发生器产生的电力用来为两块锂离子电池充电。这些电池将确保在设备运行短时间内超出发电机功率时火星车仍然可以应对此类峰值用电负荷。每块电池的容量是42安培小时,由美国雅得尼技术公司(Yardney)制造。按照设计这些电池将在每一火星日完成一次充电-放电循环。

来源:http://tech.cnr.cn/list/201208/t20120803_510465170.html (本文已被浏览 4848 次)
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