世界各地的網友在屏幕前用不同語言道出一聲“祝好運”，而屏幕裡，則是本年度火星探測窗口期3 號選手的發射現場。

美國佛羅里達州卡納維拉爾角空軍基地（Cape Canaveral Air Force Station）41 號發射場，搭載著“毅力號”火星車（Perseverance Rover）的阿特拉斯5 型運載火箭（Atlas V-541，又稱宇宙神5 號）發射升空。

終於，抱有美好“希望”的阿聯酋、從不乏“天問”精神的中國以及擁有強大“毅力”的美國，都順利向紅色星球進發！

生命跡象的探索之旅

對於火星車的命名，NASA 有個慣例——向兒童和青少年徵名。

當地時間2020 年3 月5 日，NASA 正式公佈，新一代火星車名為Perseverence（意為“毅力”），這個名字來自弗吉尼亞州的一位初一學生Alexander Mather。

在發射任務直播節目一開始，NASA 也給出了英文單詞Perseverance 的釋義：

persistence in doing something despite difficulty or delay in achieving success.（即便困難重重或不得已推遲，也要堅持不懈，成功做成某件事。）

踏上火星漫遊，本就是一項重重困難的任務；而由於運載火箭Atlas V-541 在測試環節中問題頻出，“毅力號”發射任務也不得已再三推遲。

好在，“毅力號”終於順利出發，預計將在火星上工作至少一個火星年（約為地球上687 天）。

不同於只是繞火星軌道巡航的“希望號”和一次性完成“繞-落-巡”三步的“天問一號”，“壓軸出場”的“毅力號”按計劃將於2021 年2 月18 日以“空中吊車”方式登陸火星，到達位於火星北緯18 度、西經77 度區域的傑澤羅隕石坑（Jezero Crater），開始尋覓形成於35 億年前的火星古代微生物生命跡象。

同時，“毅力號”還將採集火星上的岩石和土壤樣本，從而為之後的火星採樣返回任務做準備。

實際上，此次任務在方方面面都將人類想要登上火星的美好願望展現了出來。

此次，“毅力號”將攜帶宇航服5 個部位的不同材料樣本進入火星，以期在火星的強烈輻射下進行測試，直接解決“宇航員未來要在火星上穿什麼宇航服”的問題。

在“毅力號”上，搭載著三枚特殊的芯片，上面蝕刻著全球範圍內的1090 萬個在NASA 官網預定了“火星船票”的火星愛好者的名字。

可移動的實驗室

承載著1090 萬顆好奇心的“毅力號”，作為美國第9 個火星探測器，擁有著超強硬件。

“毅力號”長3 米、寬2.7 米、高2.2 米、總重1025 公斤，配備有一個長約2.1 米的五關節機械臂、43 個樣本採集管及一個0.5 米長的樣本處理臂，用於樣本採集、分析。

為完成一系列高難度任務，NASA 噴氣推進實驗室（Jet Propulsion Laboratory）將“毅力號”打造成了一座可移動的實驗室，而最值得關注的主要有以下幾方面。

首先是其總重59 公斤的載荷。

具體來講，其載荷即7 台科學儀器：

• 變焦全景相機Mastcam-Z：位於桅杆上，不僅能鑑定岩石成分、輔助火星車行進，還能得到高清晰度的全景3D 立體圖像；
• 火星環境動力學分析儀MEDA：記錄、分析火星的大氣溫度、濕度、氣壓、風速、風向、沙塵大小與形態；
• 制氧儀MOXIE：這一儀器作為“毅力號”的亮點之一，不僅要嘗試從二氧化碳中提取氧氣，為未來宇航員登陸火星吸氧做準備，其製備的氧氣還能作為航天器返回地球的燃料來源，從而實現NASA的“造氧計劃”；
• X 射線儀PIXL：利用X 射線對火星沙粒進行更為精準的分析；
• 火星地下實驗雷達成像儀RIMFAX：以厘米級分辨率探測火星的地下結構；
• 紫外光譜儀SHERLOC：利用紫外激光分析物質，實現掃描可居住環境的目的；
• 激光超距分析儀SuperCam：遠距離分析岩石、土壤成分。

實際上，“毅力”號的“視覺系統”堪稱當今火星車之最——不止上述的相機，“毅力號”共配有23 個相機，大部分都是彩色相機。

其次是“毅力號”上搭載的2個麥克風 ——既能收錄火星車登陸火星的聲音，火星上的風吹草動也可以捕捉得到，而這也是美國火星探測器首次配備有這樣的設計。若順利的話，人類將首次聽到火星上的聲音。

同時，“毅力號”沿襲了其上一代火星車“好奇號”（Curiosity）的核動力驅動設計。

“毅力號”的核動力源“多任務放射性同位素熱電發生器MMRTG”由美國能源部提供，質量為45 公斤，將利用钚238 原子核衰變釋放的熱量來產生110 瓦的電能。此外，“毅力號”還包括兩個鋰離子可充電電池，作為瞬時大功率供電。

雷鋒網此前曾報導，在我國的“天問一號”探測器中，火星車以太陽能電池為動力。

相比太陽能供電，核動力擺脫了對太陽照射的依賴，靈活性更強，即便在夜間、沙塵暴天氣或冬季，火星車都可保證穩定運行。但另一方面，核動力驅動也存在缺點，一是成本較高，二是放射性元素的不斷衰變會使得功率逐漸下降，其使用壽命約14 年。

第四點在於“毅力號”的車輪設計。

事實上，在設計“毅力號”的過程中，“好奇號”工程團隊亦有參與，大體上二者的設計較為相似。

不過，以“好奇號”為鑑，團隊還著重對“毅力號”的車輪做了性能優化，新一代的鋁製車輪更厚、更耐用，同時寬度變小、輪徑（52.2 厘米）更大。在車輪表面，覆蓋著用於牽引的楔子和用於彈性支撐的彎曲鈦輻條。

另外，其計算機控制系統也值得關注。

雷鋒網了解到，“毅力號”的計算機系統符合航空工業標準，包括2 個相同的、互為備份的模塊，即RCE（Rover Compute Element），採用了IBM PowerPC 750 架構的抗輻射中央處理器BAE RAD750，其運行速度比美國此前的“勇氣號”、“機遇號”火星所搭載的中央處理器快十倍。

正是因為“毅力號”車輪有所改進、儀器套件體積增大，加之火星車上新的取樣和緩衝系統，相比總重899 公斤的“好奇號”，其重量足足增加了17%。

可見，從大腦到身體，從眼睛到耳朵，“毅力號”實現了全副武裝。

將無人機飛上火星

跟隨火箭升空的不止黑科技滿滿的“毅力號”，還有一架小型太陽能無人直升機“機智號”（Ingenuity）。

“機智號”重1.8 公斤，只攜帶相機，將通過相機跟踪估計速度，從而實現視覺導航。此次，“機智號”配備的是高通驍龍處理器、高通飛行控制面板以及Linux 操作系統。

按照NASA 的“火星直升機實驗”計劃，“機智號”作為一款技術演示器，將在火星車著陸後的60-90 個火星日後進行為期30 天的飛行穩定性測試，預計最多飛行5 次，每天飛行不超過3 分鐘，每次航程最遠300 米，最大高度5 米。

值得一提的是，這架無人機雖說只是一款“試驗品”，但其設計規格仍然符合一款航天器的標準，可以承受火箭發射過程中產生的重力和振動。同時，“機智號”配備的抗輻射系統也保證了其在寒冷的火星環境中正常運行。

據了解，為建造“機智號”，NASA 已投資了約8000 萬美元，另投資了約500 萬美元，用以對直升機的運營。

可以說，此次試飛有望為行星探測直升機的開發工作邁出第一步。據工程團隊透露，下一代無人機的重量可能在5-15 公斤，有效載荷為0.5-1.5 公斤，將來無人機可能會與軌道飛行器實現直接通信。

阿特拉斯5 型火箭加持

毫無疑問，上述計劃對火箭的運載能力也提出了較高的要求。

為此，NASA 選定了阿特拉斯5 型運載火箭（Atlas V-541）出馬。

這枚火箭名稱中的541 實際上是指：

• 5 米的有效載荷整流罩；
• 4 個固體火箭助推器；
• 1 個單引擎半人馬座上級。

實際上，阿特拉斯系列火箭作為美國老牌火箭，其運載歷史已有60 餘年。

1957 年12 月17 日阿特拉斯號火箭的首次發射升空，為這一系列火箭的發展拉開了序幕。20 世紀50 年代，阿特拉斯2 型得以發展，到了60 年代，阿特拉斯3 型開始廣泛運用。當地時間2003 年2 月3 日，阿特拉斯3 型正式退出歷史舞台。

隨後登場的阿特拉斯5 型運載火箭由美國兩家百年航空公司——洛克希德馬丁公司、波音公司研製，隸屬聯合發射同盟。

在此次發射任務之前，阿特拉斯5 型已經執行過4 次火星探測器發射任務，包括2005 年的火星勘測軌道器、2011 年的“好奇號”、2013 年的“馬文號”軌道飛行器和2018 年的“洞察號”。

我們的征途是星辰大海

20 世紀60 年代以來，探測火星幾乎貫穿著整個人類航天史，但直到今天，全球範圍內火星探測任務成功率還不足五成。

不過，美國在火星探測史上，始終保持著先行者的地位。

首次接近火星並發回數據的，是美國探測器——1964 年12 月28 日，“水手4 號”在距火星表面9800 千米的上空掠過火星，向地球發回21 張照片，終於打破了火星探測失敗的魔咒。

首次進入火星軌道的，也是美國的探測器——1970 年代，“水手9 號”進入環繞火星軌道。

在此之後，1975 年的海盜1 號和海盜2 號、1996 年的火星探路者、2003 年的精神號和機遇號、2008 年的鳳凰號、2011 年的好奇號、2018 年的洞察號相繼出征，讓我們對紅色星球的認知不斷增加。

而此次“毅力號”，也將是NASA 在半個多世紀“探火”基礎上的又一重要突破，不論最終成功與否，都將為世界航天事業做出了巨大貢獻。

值得一提的是，2020 年7 月27 日，我國首個火星探測器“天問一號”在離地球約120 萬公里處回望地球，拍下一張地球與月球在茫茫宇宙中相望的圖片，目前“天問一號”也還在前往神秘火星的旅途之中。

至此，2020 年火星探測窗口期的三次發射任務都已順利完成，祝愿三項任務最終都能圓滿成功，正如中國國家航天局局長張克儉所說：

探索浩瀚宇宙是全人類的共同夢想。讓我們以“天問”的勇氣，堅韌的“毅力”，奔向新的“希望”。