空投火星漫游车
[图注：火星科学实验室的新颖着陆过程，包括高速空中机动和一种用绳索吊挂漫游车的“空中起重机”系统。]
撰文 乔治•马瑟（George Musser） 译者：陈蕊
内容简介:没错，我们要空投的火星漫游车就是大名鼎鼎的好奇号。这个火星探测器的个头有一辆mini cooper那么大，是人类有史以来最庞大、最复杂的火星探测器，因“体重超标”，NASA只好用一种前所未有的方式——使用“空中起重机”，让这个庞然大物安全着陆。这个听起来有些异想天开的方式，如今已经成功实现了。
汽车广告商总是把他们的汽车放在最不可能出现的地方，比如悬崖边上、岩柱顶端或沙漠中心。但是与美国宇航局（NASA）的计划相比，上面的所有创意都不值一提。NASA计划在2010年，将一辆迷你库珀车（德国宝马公司出产的一种小型家用车，在欧美相当流行）放到火星上去。更准确地说，这是一辆大小和重量都与迷你库珀车差不多的火星漫游车。NASA还打算用一种航天史上前所未见的着陆方式，把漫游车安全地送上火星。先用类似高超音速飞翼一样的着陆舱，带着漫游车飞向着陆地点；然后在着陆点上空盘旋，用一根长绳将漫游车放到地面上。另一辆漫游车的建造者，欧洲航天局（ESA）的豪尔赫•巴戈（Jorge Vago）评价说：“这套系统非常酷！”
促使工程师设计出如此大胆、并且存在争议的着陆方案的原因是价值15亿美元的火星科学实验室（Mars Science Laboratory，缩写为MSL）的庞大尺寸。目前正在火星上漫游的勇气号和机遇号火星车只有手推车大小，MSL的重量却是它们的4倍以上。装载MSL的密封舱宽4.5米，甚至比阿波罗登月任务时的指令舱（3.9米）还要大。美国喷气推进实验室（JPL）的亚当•施特尔茨纳（Adam Steltzner）指出：“MSL将成为有史以来，进入行星大气层的最大的隔热防护装置。”正是施特尔茨纳领导的一个攻关小组，为此次火星探测任务设计了从进入大气、降低高度到着陆火星的整个过程。
勇气号和机遇号着陆火星时，只需要切断它们的降落伞，巨大的气囊会保护着它们在火星表面上弹跳，最后安全落地。如果MSL也采用相同的着陆技术，那么它必须配备的超大型安全气囊就会塞满整个密封舱，根本容不下其他的科学设备。使用着陆架落地则会遇到另外一些问题。用腿支撑的着陆器容易倾倒，制动火箭系统也必须长时间点火，会在着陆地点掘出一个大坑，搅起令人窒息的灰尘。发动机还必须在恰当的时刻关闭，这就必须用到极其灵敏的触地传感器。NASA的调查人员怀疑，1999年火星极地着陆器坠毁的原因，可能就是一个敏感的传感器过早关闭了发动机。
MSL的着陆方案似乎绕开了这些问题。漫游车的母船其实是一个巨大的喷气背包。当它靠近火星地面时，喷气背包就会点火，在20米的高空盘旋。此时它就用一根7.5米长的凯夫拉尔绳索将漫游车吊下来，然后缓缓下降，速度接近人类步行。如果下面吊着的漫游车开始摇摆，母船只须横向移动就可以抵消晃动。这种着陆方式根本不需要触地传感器—— 一旦漫游车着地，母船维持高度所需的火箭推力就会骤减，它就会记录“货物已经送达”。此时，爆炸装置会炸断绳索，母船则耗尽燃料，坠落在几百米外。这套着陆系统的设计灵感来自于西科尔斯基（Sikorsky）的一款货运直升机，为了表达敬意，这套系统便用这款直升机的名字命名，被称为“空中起重机”。
美国喷气推进实验室的罗布•曼宁（Rob Manning）承认：“有些人认为这套方法太骇人听闻了。”他是NASA火星探测计划的首席工程师，也是前几次火星漫游车探测任务的技术功臣。这样的想法并不奇怪，因为空中起重机系统从未在太空中尝试过，工程师也无法在地球上进行完整测试，因为这里的重力和气压都与火星大相径庭。不过别忘了，勇气号、机遇号、海盗号和过去的其他火星探测器，也一样没有经过完整的着陆系统测试。当时的成功，取决于工程师建立模型的智慧，今天也没有什么两样。
这项技术关系到MSL探测计划的成败，但绝不仅止于此。如果找不到将更多设备放到火星表面的方法，更加雄心勃勃的计划，例如火星采样返回，就不可能实现（更别提火星汽车广告了）。巴戈说：“接下来的每一项计划，都会让我们向着星际旅行之梦，更近一步。”
拓展阅读：改进安全气囊
NASA的火星科学实验室，并不是正在计划中的唯一一辆超重漫游车。欧洲航天局计划在2013年发射价值10亿美元的ExoMars漫游车，它将携带一套钻井平台，用来寻找火星地下可能存在的生命。ExoMars并不比勇气号和机遇号大多少，但即使如此，它仍然超过了目前安全气囊技术的承重极限。项目科学家豪尔赫•巴戈说，研究小组正在研究一种新型气囊，能在着陆瞬间放气，吸收撞击产生的冲击力。这种方法所需的气囊更少（只要安装在着陆器底部）。关键在于，要让气囊快速破裂，使漫游车不会再反弹起来。目前一共进行过5次下落测试，在其中的两次实验中，一些本该导致气囊破裂的负重并没有把气囊压破。
文章来自于《科学最前沿 天文篇：太空移民，我们准备好了吗》
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