火星探索的下一个赛点来到了火星地表,1973年的火星冲日苏联又派出了两个火星着陆器火星6号和火星7号,但它们一个在着陆后失联,另一个完全没能进入火星大气层。
1975年,美国的火星探测器海盗1号重量已经上升到了3530千克,其中包括一个883千克的轨道器和一个572千克的着陆器。降落在火星表面的探测器根据其重量也会使用不同的方案,海盗1号着陆器使用的是“再入舱+减速伞+反推火箭”方案。
着陆器位于再入舱内部,当它们和轨道器分离时正以5000米/秒的速度飞行,此时再入舱上的火箭点火,减速并降低再入舱的高度,当高度降至300千米时开始进入火星大气,此时再入舱底部的防热大底起到了至关重要的作用,与大气层高速摩擦减速的同时又保证了内部的着陆器本体不受影响。当高度降低至6千米速度降低至250米/秒时,直径16米的减速伞打开,随后防热大底被抛弃,露出再入舱内部的着陆器,着陆器伸出三条着陆腿。减速伞会让着陆器的速度进一步降低至60米/秒高度来到1.5千米,此时海盗1号着陆器与减速伞分离,启动自带的反推火箭进一步减速,最后以2.4米/秒的速度轻触火星表面完成着陆。
这种着陆方案触地速度适中,对火星表层土壤的影响最小,多用于体重较大、落地后不能移动的着陆器,比如后来的凤凰号(350千克)和洞察号(358千克)。
在水手4号打破了人类对火星人的幻想之后,人们更加理性地认为如果火星上存在生命,那应该是更加简单的形态,存在于更深的土壤当中,也许就像地球上的细菌那样。海盗1号着陆器就是带着验证这一猜想的任务而来。它的生物实验设备有三套彼此独立的系统,可以从三个维度上检测火星上是否有生命存在,有趣的是三组实验中两阴一阳,阳性那一组说明火星土壤中存在生命!但也有人认为是土壤中的有机化学反应造成的假阳性。这一争论至今尚无定论。
着陆器挑起学术辩论的同时轨道器也没闲着,在2000年曾上映过一部叫《火星任务》的科幻电影,其中经典的一幕是一座巨大的人脸建筑静卧在火星表面凝视着天空。这个场景就来源于海盗1号轨道器拍摄的一张照片,在荒凉的平原上赫然出现一张“人脸”直勾勾盯着海盗1号轨道器。后来更多的观测证实这仅仅是一种光影效果,并不是真的非自然建筑物。尽管如此,它在公众传播和科幻领域依旧广受关注,是NASA门户上的访问顶流。
至此,在火星上的竞赛暂告一段落,进入沉寂的十年,火星探索再没有突破性进展。
本文节选自《从飞掠到着陆:火星之路六十年》。
作者为特约撰稿人、展览策划师,参与策展“三体·引力之外”沉浸式科幻体验,步天歌:星河角落×《中国国家天文》科学艺术展,描绘苍穹:星空影像与古典星图特展,蜉蝣直上:人类飞行梦沉浸式科学艺术展,火星2035沉浸式科学艺术展,以及参与策划国家海洋博物馆天文厅、海洋与灾害厅等。
原标题:直达地表的第三代火星探测器:“着陆型”