机智号火星直升机在第三次飞行中飞得更快、更远

机智号火星直升机在第三次飞行中飞得更快、更远

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这段视频拍摄于2021年4月25日，由NASA毅力号火星车上的成像器Mastcam-Z拍摄。正如预期的那样，这架直升机飞出了它的视野，同时完成了一个飞行计划，从着陆点往下飞行了164英尺(50米)。继续观看视频，直升机会返回着陆。 影像来源：NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS 机智号4月25日的飞行速度和距离甚至超过了在地球上进行的测试所展示的速度和距离。 NASA的机智号火星直升机继续创造记录，在2021年4月25日(周日)，比它在地球上进行的任何测试都飞得更快、更远。直升机于美国东部时间凌晨4点31分(太平洋时间凌晨1点31分)或当地火星时间下午12点33分起飞，上升了16英尺(5米)——与第二次飞行的高度相同。然后它向下飞了164英尺（50米），刚好超过半个足球场的长度，最高速度为6.6英尺/秒(2米/秒)。 2021年4月25日，NASA机智号火星直升机在第三次飞行中盘旋，这是NASA毅力号火星车上左边的导航摄像机拍摄到的画面。 影像来源：NASA/JPL-Caltech 在美国东部时间上午10点16分(太平洋时间上午7点16分)从火星发回数据后，位于南加州的美国宇航局喷气推进实验室的机智号团队看到直升机翱翔在视野之外时欣喜若狂。他们已经在挖掘第三次飞行中收集到的大量信息，这些信息不仅将为机智号的其他飞行提供信息，还将为未来可能的火星旋翼飞机提供信息。 “今天的飞行是我们所计划的，但它简直是太惊人了，”华盛顿NASA总部的机智号火星直升机项目主管戴夫·莱弗里（Dave Lavery）说。“通过这次飞行，我们展示了关键的能力，这将使未来的火星任务增加空中维度。” 机智号的第三次飞行比之前的飞行时间更长，侧向移动也更多。在80秒的飞行中，直升机爬升到16英尺(5米)，向下飞行164英尺(50米)，然后返回，总距离为328英尺(100米)。第三次飞行测试于2021年4月25日在火星杰泽罗陨石坑的莱特兄弟基地进行。 影像来源：NASA/JPL-Caltech 停在范·齐尔远望台并作为通信基站的NASA毅力号火星车上的Mastcam-Z成像器拍摄了机智号的视频。在接下来的几天里，该视频的片段将被发送回地球，展示直升机飞越其飞行区域80秒旅程的大部分内容。 机智号团队一直在挑战直升机的极限，通过增加指令来为它自己拍摄更多照片——包括用彩色相机拍摄的照片，该相机在第二次试飞中拍摄了第一批照片。与这些飞行的其他一切一样，这些额外的步骤是为了提供可供未来航空任务使用的经验。 这是NASA的机智号直升机拍摄的第二张彩色图像，于2021年4月22日在直升飞机的第二次飞行中从约17英尺（5.2米）的高度拍摄。图像中也可以看到NASA的毅力号火星车留下的痕迹。 影像来源：NASA / JPL-Caltech 这是NASA的机智号直升机拍摄的第三张彩色图像，于2021年4月22日在直升飞机的第二次飞行中从约17英尺（5.2米）的高度拍摄。图像中也可以看到NASA的毅力号火星车留下的痕迹。 影像来源：NASA / JPL-Caltech 与此同时，直升机的黑白导航摄像机跟踪下面的地表特征，这次飞行对这些图像的机载处理进行了测试。机智号的飞行计算机利用与相机相同的资源，可以在数据传回地球前数小时，根据发送的指令自动驾驶飞行器飞行。飞行的距离越远，拍摄的图像就越多。如果机智号飞得太快，飞行算法就无法跟踪地表特征。 这张黑白照片是由NASA的机智号直升机在2021年4月25日进行的第三次飞行中拍摄的。 影像来源：NASA / JPL-Caltech “这是我们第一次看到相机的算法在长距离运行，”喷气推进实验室的直升机项目经理咪咪昂（MiMi Aung）说。“你不可能在实验室里做这些测试。” 喷气推进实验室的真空室里充满了稀薄的空气，主要是二氧化碳，以模拟火星稀薄的大气；它们甚至没有空间让一架小型直升机向任何方向移动超过1.6英尺(半米)。这就提出了一个挑战：在这颗红色星球上以更高的速度移动时，摄像机是否会按照设计的那样追踪地面？ 喷气推进实验室的软件工程师格里克·库比亚克(Gerik Kubiak)说，要让相机做到这一点，需要做很多事情。除了关注追踪地表特征的算法外，团队还需要正确的图像曝光：尘埃会模糊图像并干扰相机性能。而且软件的性能必须稳定。 “当你在试验室内时，那里有一个紧急着陆按钮和所有的安全功能，”库比亚克（Kubiak）说。“我们已经做了一切准备，让机智号在没有这些功能的情况下自由飞行。” 随着这次第三次飞行载入史册，机智号火星直升机团队正计划在几天内进行第四次飞行。 机智号火星直升机由喷气推进实验室建造，喷气推进实验室也为NASA总部管理这一技术示范项目。它得到了NASA科学任务局、航空研究任务局和空间技术任务局的支持。NASA的艾姆斯研究中心和兰利研究中心在机智号的开发过程中提供了重要的飞行性能分析和技术援助。AeroVironment、Qualcomm、Snapdragon和SolAero也提供了设计协助和主要的车辆部件。火星直升机运送系统是由丹佛的洛克希德空间系统公司设计和制造。 参考来源： https://www.nasa.gov/feature/jpl/nasa-s-ingenuity-mars-helicopter-flies-faster-farther-on-third-flight

毅力号火星探测器首次从火星上提取氧气

毅力号火星探测器首次从火星上提取氧气

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NASA喷气推进实验室的技术人员将火星氧气原位资源利用实验（MOXIE）仪器放入毅力号火星探测器的腹部。 影像来源：NASA/JPL-Caltech NASA最新的六轮火星机器人毅力号的第一清单不断增加，其中包括将火星稀薄、富含二氧化碳的大气转化为氧气。毅力号上的一个烤面包机大小的实验仪器火星氧气原位资源利用实验(MOXIE)完成了这项任务。测试于4月20日进行，这是自2月18日登陆火星以来的第60个火星日。 虽然这项技术演示才刚刚开始，但它可以为科幻小说成为科学事实铺平道路——在火星上隔离和储存氧气，以帮助火箭把宇航员送上火星表面。这些设备有朝一日也可能为宇航员提供可呼吸的空气。MOXIE是一项探索技术调查，与火星环境动力学分析仪(MEDA)气象站一样，由美国宇航局空间技术任务局（STMD）和人类探索与行动任务局赞助。 “这是在火星上将二氧化碳转化为氧气的关键的第一步，”STMD的副局长吉姆·罗伊特(Jim Reuter)说。“MOXIE还有更多的工作要做，但我们对这项技术演示的结果充满希望，因为我们正朝着有一天能在火星上看到人类的目标迈进。氧气不仅仅是我们呼吸的东西。火箭推进剂依赖于氧气，未来的探险者将依靠在火星上生产推进剂来完成回家的旅程。” 对于火箭或宇航员来说，氧气是关键，MOXIE的首席研究员、麻省理工学院干草堆天文台的迈克尔·赫克特(Michael Hecht)说。 为了燃烧燃料，火箭必须有更多的氧气。在未来的任务中，让四名宇航员离开火星表面将需要大约15000磅(7吨)的火箭燃料和55000磅(25吨)的氧气。相比之下，在火星上生活和工作的宇航员呼吸所需的氧气要少得多。赫克特说:“在火星表面待一年的宇航员可能共用1吨重的氧气。” 将25吨氧气从地球运送到火星将是一项艰巨的任务。运输一个一吨重的氧气转化器——MOXIE的一个更大、更强大的新一代产品，可以生产25吨的氧气转化器——将更加经济和实用。 火星的大气层96%是二氧化碳。MOXIE的工作原理是将氧原子从二氧化碳分子中分离出来，二氧化碳分子由一个碳原子和两个氧原子组成。一氧化碳——一种废物，被排放到火星的大气中。 该转换过程需要高水平的热量，以达到大约1470华氏度（800摄氏度）的温度。为了适应这一点，MOXIE装置是用耐高温的材料制成。这些材料包括3D打印的镍合金部件，用于加热和冷却流经它的气体，以及一种有助于保持热量的轻质气凝胶。MOXIE外部有一层薄薄的金色涂层，可以反射红外热量，防止其向外辐射，从而防止其可能损坏毅力号的其他部件。 经过2小时的预热，MOXIE开始以每小时6克的速度生产氧气。在运行过程中制氧速度减缓了两次（被称为 “电流扫描”），以评估仪器的状态。经过一个小时的运行，产生的氧气总量约为5.4克，足以让宇航员在大约10分钟的正常活动中保持健康。 影像来源：MIT Haystack Observatory 在这第一次实验中，MOXIE的氧气产量相当低——大约5克，相当于一个宇航员大约10分钟的可呼吸氧气。按照设计，MOXIE可以每小时产生10克氧气。 这一技术演示的目的是确保该仪器在从地球发射、近7个月的深空旅行以及2月18日毅力号着陆后仍能使用。预计MOXIE将在火星一年的时间里（地球上差不多两年）至少再提取9次氧气。 这些氧气生产运行将分三个阶段进行。第一阶段将检查和描述仪器的功能，而第二阶段将在不同的大气条件下运行仪器，如一天中的不同时间和季节。在第三阶段，Hecht说，”我们将推陈出新” – 尝试新的操作模式，或引入 “新的皱纹，例如我们比较在三个或更多不同温度下的操作”。 “这些产氧过程将分为三个阶段。第一阶段将检查和描述仪器的功能，而第二阶段将在不同的大气条件下运行仪器，如不同的时间和季节，”赫克特说。“在第三阶段，我们将突破极限——尝试新的操作模式，或引入新的挑战，例如我们将在三种或更多不同温度下进行操作比较。” “MOXIE不仅仅是在另一个世界制造氧气的第一个仪器，”STMD的技术演示总监特鲁迪·科特斯（Trudy Kortes）说。“这是同类中的第一项技术，它将利用另一个世界环境中的要素（也称为现场资源利用）来帮助将来的任务在陆地上生活。” “它是把你在地面上发现的这种物质风化层，通过加工厂加工成一个大型结构，或者是把二氧化碳——大气的大部分——转化为氧气，”科特斯说。“这个过程让我们可以把这些丰富的材料转化成有用的东西：推进剂、可呼吸的空气，或者与氢氧结合的水。” MOXIE仪器的示意图，描述了该仪器内的元素。 影像来源：NASA/JPL 毅力号的更多相关信息 毅力号任务在火星上的主要目标是天体生物学，包括寻找古微生物生命的迹象。毅力号将对火星的地质和过去的气候进行表征，为未来人类探索红色星球铺平道路，除此之外，毅力号任务还是第一个收集和储存火星岩石和风化层（regolith，破碎的岩石和尘土）样本的任务。 NASA将与欧洲空间局（European Space Agency，ESA）合作进行后续的飞行任务，送探测器前往火星，从火星表面收集暂时缓存的样本，然后将它们返回地球进行进一步的分析。 喷气推进实验室由位于加利福尼亚州帕萨迪纳市的加州理工学院（Caltech）为NASA代为管理，毅力号的建造和运营管理由喷气推进实验室负责。 毅力号火星探测任务的更多相关信息请见： nasa.gov/perseverance 以及 mars.nasa.gov/mars2020/ 参考来源： https://www.nasa.gov/press-release/nasa-s-perseverance-mars-rover-extracts-first-oxygen-from-red-planet

机智号火星直升机第二次试飞成功

机智号火星直升机第二次试飞成功

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2021年4月22日，NASA机智号火星直升机在杰泽火山口上空进行第二次实验性飞行测试。图像由毅力号火星车的Mastcam-Z成像仪拍摄。 Credits: NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS 这架小型旋翼飞机在第二次飞行时视野扩大了。 4月22日，NASA机智号直升机成功地完成了它的第二次火星飞行，这是它的实验飞行测试窗口的第18个太阳日。这次飞行持续了51.9秒，为4月19日的第一次飞行增加了几项新挑战，包括更高的最大高度、更长的飞行时间和侧向移动。 “到目前为止，我们收到和分析的工程遥测数据告诉我们，这次飞行符合预期，我们之前的计算机建模是准确的，”鲍勃·巴拉罗姆Bob Balaram说，他是位于南加州的美国宇航局喷气推进实验室的聪明的火星直升机的总工程师。“我们已经完成了两次火星飞行，这意味着在这个月机智号活动中还有很多东西要学习。” 在莱特兄弟基地进行的第二次飞行测试中，机智号于美国东部时间凌晨5点33分(太平洋标准时间凌晨2点33分)或当地火星时间下午12点33分再次起飞。“在第一飞行的最高高度是离地面10英尺(3米)，而机智号这次升到了16英尺(5米)。在直升机短暂盘旋后，其飞行控制系统执行了轻微的（5度）倾斜操作，允许来自反向旋转的旋翼的部分推力使飞机侧向加速7英尺（2米）。 “直升机停了下来，在原地盘旋，转了一圈，把相机对准不同的方向，”喷气推进实验室机智号首席飞行员Håvard Grip说。“然后它飞回机场中心着陆。这听起来很简单，但关于如何在火星上驾驶直升机还有许多未知之处。这就是我们在这里的原因——让这些未知的东西为人所知。” 在火星上操纵飞机比在地球上要困难得多。尽管火星上的重力大约是地球的三分之一，但直升机必须在大气层的协助下飞行，而火星大气层的密度只有地球表面的1%左右。每次飞行的每一秒都提供了大量的火星飞行数据，可以与在地球上进行的建模、模拟和测试进行比较。NASA也获得了在火星远程操作旋翼飞行器的第一次实践经验。这些数据集对于未来的火星任务来说是无价的，这些任务可能需要下一代直升机来为他们的探索增加空中维度。 NASA毅力号火星探测器用它左边的Mastcam-Z相机获得了这张照片。Mastcam-Z是位于探测器桅杆高处的一对摄像机。这是相机在拍摄视频时拍摄的一组静态画面。这张照片拍摄于2021年4月22日。 图片来源：NASA/JPL-Caltech/MSSS 机智号火星直升机项目是一项高风险、高回报的技术示范。如果机智号号在第30个火星日的任务中遇到困难，NASA毅力号火星探测器的科学收集任务不会受到影响。 与第一次测试一样，毅力号火星车从211英尺(64.3米)外的范·齐尔瞭望点(Van Zyl Overlook)使用其Navcam和Mastcam-Z成像仪获得了试飞的图像。机智号团队于美国东部时间上午9点20分(太平洋时间上午6点20分)收到了飞机传回的初始数据集，包括图像。 “在第二次飞行中，我们对其中一个相机的变焦水平尝试了略微不同的方法，”毅力号项目成像科学家、喷气推进实验室Mastcam-Z副首席研究员贾斯汀·马奇(Justin Maki)说。“在第一次飞行中，其中一个摄像机完全放大了起飞和着陆区域。第二次飞行时，我们将摄像头的焦段缩短了一些，以获得更宽的视野，以捕捉更多的飞行镜头。” 根据数据和图像表明，火星直升机不仅在第二次飞行存活了下来，而且也按照预期飞行，机智号团队正在考虑如何最好地扩大其下一次飞行的区域，以便从另一个世界的首次成功飞行测试中获取更多的航空数据。 机智号火星直升机的导航摄像头捕捉到直升机在杰泽罗火山口表面的阴影，这是直升机在2021年4月22日的第二次实验试飞。 图片来源：NASA/JPL-Caltech 机智号的更多相关信息 喷气推进实验室负责建造了机智号火星直升机由，同时为NASA总部管理着相关的技术演示。机智号得到了NASA科学任务理事会（Science Mission Directorate）、NASA航空研究任务理事会（Aeronautics Research Mission Directorate）和NASA太空技术任务理事会（Space Technology Mission Directorate）的支持。 NASA的艾姆斯研究中心（Ames Research Center）和兰利研究中心（Langley Research Center）为机智号提供了重要的飞行性能分析和技术援助。 在NASA总部，戴夫·莱弗里（Dave Lavery）是机智号火星直升机的计划主管。在喷气推进实验室，米米·昂是项目负责人，J·鲍勃·巴拉兰姆是总工程师。 如欲了解更多机智号的相关信息，请访问： https://go.nasa.gov/ingenuity-press-kit 以及 https://mars.nasa.gov/technology/helicopter 毅力号的更多相关信息 毅力号任务在火星上的主要目标是天体生物学，包括寻找古微生物生命的迹象。毅力号将对火星的地质和过去的气候进行表征，为未来人类探索红色星球铺平道路，除此之外，毅力号任务还是第一个收集和储存火星岩石和风化层（regolith，破碎的岩石和尘土）样本的任务。 NASA将与欧洲空间局（European Space Agency，ESA）合作进行后续的飞行任务，送探测器前往火星，从火星表面收集暂时缓存的样本，然后将它们返回地球进行进一步的分析。 喷气推进实验室由位于加利福尼亚州帕萨迪纳市的加州理工学院（Caltech）为NASA代为管理，毅力号的建造和运营管理由喷气推进实验室负责。 如欲了解更多毅力号的有关信息，请访问： nasa.gov/perseverance 以及 mars.nasa.gov/mars2020/

天文学家发布了新的银河系外围的全天空地图

天文学家发布了新的银河系外围的全天空地图

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银河系和大麦哲伦云(LMC)的图像叠加在周围星系晕的地图上。较小的结构是LMC通过这一区域时产生的尾迹。较大的浅蓝色特征对应于我们银河系北半球观测到的高密度恒星。 影像来源：美国宇航局/欧洲航天局/喷气实验室-加州理工学院/康罗伊等 新星图的亮点是由一个即将与银河系相撞的小星系引起的恒星尾流。该地图还可以为暗物质理论提供新的检验。 天文学家利用NASA和欧空局（European Space Agency）望远镜的数据，发布了一张我们银河系最外层区域的新的全天空地图。这个区域被称为银晕，位于形成银河系可辨认的中央盘的旋流旋臂之外，恒星稀少。尽管银晕可能看起来大部分是空的，但也有人预测它含有大量的暗物质，一种神秘而不可见的物质，被认为构成了宇宙中所有质量的主体。 新地图的数据来自欧洲航天局的盖亚任务和美国宇航局的近地天体广域红外巡天探测器(NEOWISE)，该探测器于2009年至2013年运行，代号为WISE。该研究利用了该航天器在2009年至2018年间收集的数据。 这幅可视化图显示了我们银河系的中央圆盘和一个更小的附近星系——大麦哲伦云。一份新的全天空地图绘制出了银河系外围区域(被称为银晕)恒星的位置，该区域距离银河系中心约20万光年至32.5万光年。 视频来源：NASA/JPL-Caltech/NSF/R. Hurt/N. Garavito-Camargo & G. Besla 新地图揭示了一个叫做大麦哲伦星系（LMC）的小星系是如何被命名——如此命名是因为它是环绕银河系的两个矮星系中较大的一个——像一艘穿过水的船一样驶过银晕，它的引力在它后面的恒星中产生了尾流。LMC距离地球约16万光年，质量不到银河系的四分之一。 尽管银晕的内部部分已经被高度精确地绘制出来，但这是第一张提供银晕外部区域类似图片的地图，在那里可以找到尾流——距离银河系中心大约20万光年到32.5万光年。之前的研究已经暗示了尾流的存在，但是全天空地图证实了它的存在，并提供了它的形状、大小和位置的详细视图。 银晕中的这种扰动也为天文学家提供了一个机会来研究他们无法直接观测到的东西：暗物质。虽然暗物质不发射、反射或吸收光线，但它的引力影响已经在整个宇宙中被观测到。它被认为是建立星系的脚手架，如果没有它，星系就会在自转时分崩离析。据估计，暗物质在宇宙中比所有发光和/或与光相互作用的物质（从恒星到行星到气体云）多五倍。 尽管关于暗物质的性质有多种理论，但所有这些理论都表明，它应该存在于银晕中。如果是这样的话，那么当LMC驶过这个区域时，它应该也会在暗物质中留下尾流。在新星图中观察到的尾流被认为是这个暗物质尾流的轮廓；恒星就像这个看不见的海洋表面上的叶子，它们的位置随着暗物质的变化而变化。 暗物质和LMC之间的相互作用对我们的星系有很大的影响。当LMC绕着银河系运行时，暗物质的引力会拖住LMC，使其减速。这将导致这个矮星系的轨道变得越来越小，直到该星系在大约20亿年后最终与银河系相撞。这种类型的合并可能是宇宙中巨大星系增长的一个关键驱动因素。事实上，天文学家认为银河系在大约100亿年前已与另一个小星系合并。 “这种对较小星系能量的掠夺不仅是LMC与银河系合并的原因，也是所有星系合并发生的原因，”哈佛大学天文学博士生、这篇新论文的共同作者罗汉·奈度(Rohan Naidu)说。“我们地图上的尾迹非常清晰地证实了我们关于星系如何合并的基本图像是正确的！” 一个罕见的机会 论文的作者还认为，新的地图——连同其他数据和理论分析——可能为暗物质性质的不同理论提供测试，例如它是否像普通物质一样由粒子组成，以及这些粒子的性质是什么。 “你可以想象，如果船在水中航行或在蜂蜜中航行，船后的尾流会有所不同。”这项研究的共同作者哈佛大学教授、哈佛与史密森尼天体物理中心的天文学家查理·康罗伊(Charlie Conroy)说。“在这种情况下，尾流的特性取决于我们应用的暗物质理论。” 康罗伊领导的团队绘制了银晕中1,300多颗恒星的位置。在尝试测量从地球到这些恒星很大一部分的精确距离时出现了挑战：通常不可能确定一颗恒星是近距离的暗淡恒星还是远距离的明亮恒星。该团队使用了来自ESA盖亚任务的数据，该任务提供了天空中许多恒星的位置，但无法测量与银河系外围区域的恒星的距离。 在确定了最有可能位于银晕中的恒星（因为它们显然不在我们的银河系或LMC内）之后，研究小组寻找属于一类具有NEOWISE可探测到的特定光 “特征 “的巨型恒星。知道了所选恒星的基本属性，研究小组就可以计算出它们与地球的距离，并绘制出新的地图。它描绘了一个距离银河系中心约20万光年的区域，也就是LMC尾迹预计开始的地方，并向外延伸约12.5万光年。 康罗伊和他的同事在了解到位于图森的亚利桑那大学的一个天体物理学家团队制作计算机模型来预测银晕中的暗物质应该是什么样子之后，受到了启发，开始寻找LMC的尾迹。这两个小组共同进行了这项新的研究。 新研究中包含的亚利桑那团队的一个模型，预测了新地图上显示的恒星尾迹的一般结构和具体位置。一旦数据证实了模型是正确的，该团队就可以证实其他调查也暗示过的事情也暗示的内容：LMC很可能是在其围绕银河系的第一个轨道上。如果这个较小的星系已经有了多个轨道，那么尾迹的形状和位置就会与观测到的明显不同。天文学家认为LMC与银河系和另一个附近的星系M31形成于相同的环境，并且它即将完成环绕我们星系的第一个长轨道(大约130亿年)。由于它与银河系的相互作用，它的下一个轨道将大大缩短。 亚利桑那大学天文学博士生尼古拉斯·加拉维托·卡玛戈（Nicolas Garavito-Camargo） 说:“用观测数据证实我们的理论预测告诉我们，我们对这两个星系之间互动的理解，包括暗物质，是正确的。”尼古拉斯·卡玛戈领导了论文中使用的模型的工作。 新的地图也为天文学家提供了一个难得的机会来验证我们银河系中的暗物质（名义上的水或蜂蜜）的特性。在新的研究中，尼古拉斯·卡玛戈和他的同事们使用了一种流行的暗物质理论——冷暗物质理论，该理论与观察到的星图相对吻合。现在，亚利桑那大学的研究小组正在使用不同的暗物质理论进行模拟，以观察哪一个与观测到的恒星尾迹最匹配。 “这是一组非常特殊的情况，它们共同创造了这个场景，让我们可以测试暗物质理论。”这项研究的共同作者、亚利桑那大学副教授格蒂娜·贝斯拉(Gurtina Besla)说。“但是我们只能通过这个新地图和我们建立的暗物质模拟的结合来实现这个测试。” WISE航天器于2009年发射，在完成其主要任务后于2011年进入休眠状态。2013年9月，NASA重新启动了航天器，主要目标是扫描近地天体（NEO），该任务和航天器被更名为NEOWISE。NASA位于南加州的喷气推进实验室为NASA科学任务部管理和运营WISE。该任务是由NASA的探索者计划竞争性地选定，该计划由该机构位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心管理。 NEOWISE是JPL（加州理工学院的一个部门）和亚利桑那大学的项目，由NASA的行星防御协调办公室支持。 参考来源： https://www.nasa.gov/feature/jpl/astronomers-release-new-all-sky-map-of-milky-way-s-outer-reaches

今天机智号首飞，关于NASA机智号火星直升机，你不得不知道的6件事

今天机智号首飞，关于NASA机智号火星直升机，你不得不知道的6件事

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在上面的艺术概念图中，在NASA的毅力号火星车（图中左侧部分可见）驶离后，机智号火星直升机矗立于火星表面。 图片来源：NASA/加州理工-喷气推进实验室 由于命令序列和软件测试问题，机智号的首飞测试已再次推迟，目前暂定于北京时间4月19日下午15:30进行，首次试飞的数据将在飞行后数小时内返回地球，如顺利试飞，NASA将在北京时间4月19日傍晚18:15进行直播。 作为第一架尝试在地球以外星球上飞行的飞机，机智号火星直升机（Ingenuity Mars Helicopter）可以说是一个工程学奇迹，不如跟随机智号团队的科学家和工程师，了解机智号飞行计划的一些关键知识。 在2020年夏天，美国航空航天局（NASA）的火星2020（Mars 2020）毅力号（Perseverance）火星车从佛罗里达州的卡纳维拉尔角空军基地（Cape Canaveral Air Force Station）发射升空，而它将一项创新实验带上了火星，那就是机智号火星直升机。虽说机智号的体重大约只有4磅（1.8公斤），但它却“心比天高”。 “利用一台实验飞机，莱特兄弟向我们展示了在地球大气中进行动力飞行的可行性，”机智号的首席飞行员、NASA喷气推进实验室（Jet Propulsion Laboratory）的霍尔瓦·格里普（Håvard Grip）说道，“而利用机智号，我们也正在尝试在火星上做同样的事情。” 关于第一架前往另一颗星球的直升飞机，有6件你不得不知道的事： 1、机智号是一架测试飞机。 机智号任务是一次所谓的技术演示，也就是一个试图在有限的范围内对新功能进行首次测试的项目。在此之前的突破性技术演示包括火星探路者号（Mars Pathfinder）探测器携带的旅居者号（Sojourner）火星车，以及在2018年飞越火星的小型的火星立方星一号（Mars Cube One，MarCO）。 机智号拥有4个特制的碳纤维叶片，排列成2个转子，它们旋转的方向相反，旋转速度大约为2400转/分，比地球上客用直升机叶片的旋转速度快上了许多倍。它还拥有创新的太阳能电池、电池和其他组件。机智号上并没有携带科学仪器，是一个与火星2020毅力号火星车分开进行的实验。 2、机智号将是第一架尝试在另一颗星球上进行控制飞行的飞机。 NASA的机智号火星直升机将在另一颗星球上进行有史以来的首次动力试飞。去年夏天，它随NASA火星2020毅力号火星车一同从卡纳维拉尔角空军基地发射，并于北京时间2021年2月19日着陆火星。 视频来源：NASA/加州理工-喷气推进实验室 直升机为什么难以在火星上飞行？其中一个原因就是火星的大气过于稀薄，直升机难以获得足够的升力。由于火星大气的密度比地球低上了99％，因此机智号必须非常轻巧，相比地球上同等质量的直升机，机智号的转子叶片要更大，叶片的转速也要快得多。 毅力号的着陆地点杰泽罗陨石坑（Jezero Crater）的天气可能会寒冷刺骨，在夜里，陨石坑的温度会下降到零下130华氏度（零下90摄氏度）。虽说机智号团队已经在地球上对直升机进行了等同于火星温度下的测试，并认为它应该能按预期在火星上正常工作，但实际情况下，低温会将机智号的许多零件逼近设计极限。 此外，喷气推进实验室的飞行控制器将无法使用操纵杆控制直升机，而在行星际距离上对航天器进行控制操作，通信延迟是一个难以避免的固有问题：相关的指令必须在合适的时候提前发送，而工程数据也会在每一步执行后很久才会从航天器返回。任务期间，机智号将拥有很多自主权，可以自行决定以何种方式飞向下一个停驻点，以及如何并维持温暖不被冻坏。 3、机智号对于机器人来说是一个非常合适的名字，它代表着极富创造力的产物。 一开始，“机智号”这个名字是火星2020漫游车的名字备选，由来自阿拉巴马州诺斯波特的高中生瓦尼娅·鲁帕尼（Vanija Rupani）提出，虽然火星车最后被命名“毅力号”，但鉴于直升机团队对在另一颗星球飞行所付诸的努力和创造性想法，NASA官员认为“机智号”对直升机来说是一个非常合适的名字。 “为克服行星际旅行的挑战而努力工作的人们，他们的机智与才华让我们所有人都能体验到太空探索的奇迹，”鲁帕尼写道，“机智号的意义就在于，让人们能够完成看似不可能的惊喜。” 2021年2月，NASA的火星2020毅力号漫游车和NASA的机智号火星直升机（在图片中均为艺术概念图）成为了NASA在火星上最新的两个探险者，两者的命名均来自短文竞赛中的获选学生。 图片来源：NASA/加州理工-喷气推进实验室 4、独创性已经证明了工程学的多个壮举。 在2014年至2019年一步步谨慎的试验中，喷气推进实验室的工程师证明，我们是有可能制造出重量轻、能在火星稀薄的大气层中产生足够升力、还能在类似火星的环境中生存的飞机的；他们在喷气推进实验室的特殊空间模拟器中逐步测试了更高级的模型；2019年1月，与毅力号一同飞往红色星球的那一架实际的直升机通过了最终飞行评估。这些里程碑中的任何一个如果失败了，都将让实验打回原形。 5、机智号团队将一步一步细数所取得的成功。 鉴于机智号将完成多个“史上首次”的壮举，在2021年春季直升机可以正式起飞和着陆之前，机智号团队将面临一系列里程碑式的操作，他们会在每一次成功后相互鼓励庆祝。这些里程碑包括： 从卡纳维拉尔角发射升空，航行至火星，并降落在红色星球上； 从毅力号的腹部位置安全部署到火星表面； 在极度寒冷的火星夜晚中自主地维持温暖； 自主地通过太阳能电池板给自己充电； 然后，机智号将尝试进行首次飞行。 如果直升飞机在第一次飞行中成功了，机智号团队将在30个火星日（约合31个地球日）的窗口期内尝试进行多达4次另外的测试飞行。 6、如果机智号任务取得了成功，未来的火星探索可能会包括宏伟壮志的空中探索。 当NASA的机智号火星直升机尝试在红色星球上进行首次飞行时，正如上面的艺术概念图所示，NASA的火星2020毅力号漫游车将在附近。 图片来源：NASA/加州理工-喷气推进实验室 机智号任务的目的在于演示在火星大气中飞行所需的技术。如果任务成功完成，这些技术将让未来的机器和人类火星探索任务中，也能加上其他先进的机器飞行器。相比目前在火星高空飞行的轨道探测器和火星表面上行驶的漫游车和着陆器，这些飞行器或许能为我们提供这两类探测器所无法提供的独特视角，为机器或人类提供高清图像和侦察数据，还可以访问漫游车难以到达的火星地形。 “机智号团队已经完成了能在地球上进行的一切直升机测试工作，我们期待着在真实的火星环境中进行飞行试验，”喷气推进实验室的机智号项目主管米米·昂（MiMi Aung）表示，“我们将不断地学习，以求获得我们心向往之的终极回报，那就是能在未来探索其他世界的方式中增加一个全新的维度。” NASA的机智号火星直升机在红色星球上空飞行的艺术概念图。 图片来源：NASA/加州理工-喷气推进实验室 想了解机智号的更多相关信息，请访问毅力号发射的新闻资料合集： https://go.nasa.gov/perseverance-launch-press-kit 也可以访问机智号的网页： https://mars.nasa.gov/technology/helicopter 参考来源： https://www.nasa.gov/feature/jpl/6-things-to-know-about-nasas-ingenuity-mars-helicopter https://www.nasa.gov/press-release/nasa-to-attempt-first-controlled-flight-on-mars-as-soon-as-monday

NASA的火星直升机独自度过了第一个寒冷的火星之夜

NASA的火星直升机独自度过了第一个寒冷的火星之夜

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2021年4月4日，第44个火星日，或者说是任务的执行日，从毅力号火星车的后置危险相机来看，可以看到NASA的 机智号直升机在火星上。 影像来源：NASA / JPL-Caltech NASA的毅力号火星车登陆火星后，能在火星寒冷的温度中生存是这架小型旋翼飞行器的一个重要里程碑。 机智号火星直升机已经在火星表面度过了它的第一个夜晚。 杰泽罗陨石坑的夜晚温度可以骤降到零下130华氏度(零下90摄氏度)，这可能会冻裂没有保护的电气部件，并损坏飞行所需的机载电池。在4月3日从NASA的毅力号火星车的腹部部署后的第一个夜晚幸存下来，是这个4磅（1.8公斤）重的旋翼飞行器的一个重要里程碑。在未来的日子里，机智号将成为第一架尝试在另一个星球上进行动力控制飞行的飞机。 “这是机智号第一次依靠自己的力量在火星表面活动，”位于南加州的NASA喷气推进实验室的机智号项目经理米米昂（MiMi Aung）说。”但我们现在已经确认，我们有合适的绝缘材料，合适的加热器，以及它的电池中有足够的能量来度过寒冷的夜晚，这是团队的一大胜利。我们很高兴能继续为机智号的首次飞行测试做准备。” 设计一个足够小的飞行器以适应火星车，足够轻的飞行器以在火星稀薄的大气层中飞行，但又足够坚韧以抵御火星的寒冷，这带来了巨大的挑战。为了确保直升机旋翼顶部的太阳能阵列能够尽快开始获得阳光，”锲而不舍 “号被指示在部署 “独创性 “号后不久就远离它。 要想设计出一艘体积小到能装到漫游者身上、重量轻到能在火星稀薄的大气中飞行、又能耐寒的飞船，这是一个重大的挑战。为了确保直升机旋翼上的太阳能电池阵列能够尽快获得阳光，在毅力号部署机智号后不久，毅力被指示离开机智号。 在直升机把它的四根支架放在火星表面之前，机智号一直附着在火星车的腹部，接受毅力号的动力，毅力号于2月18日在杰杰泽罗陨石坑着陆。火星车充当了机智号和地球之间的通信中继器，它将利用它的一套相机从 范·齐尔瞭望台（Van Zyl Overlook）观察太阳能动力直升机的飞行特性。 机智号的唯一任务是在火星稀薄的大气层中进行飞行测试，这是一项技术演示，直升机没有携带任何科学仪器。在火星表面的30天内，或称火星日（一个火星日为24.6小时），机智号将完成测试，而 毅力号对杰泽罗陨石坑的科学探索也将拉开序幕。 “我们的30个火星日测试计划前期充满了令人兴奋的里程碑，”JPL的机智号火星直升机副运营负责人Teddy Tzanetos说。”无论未来会发生什么，我们都会在这个时间范围内获取所有的飞行数据。” 机智号之月 4月4日，毅力号下传了直升机在火星表面的第一张图像。这张图片由火星车左后方的避险相机拍摄，图片显示，直升机的旋翼仍然叠加在一起，相互对齐（这种配置在火星之旅中用于节省空间），其四个脚垫牢牢地扎进了火星表面。 在毅力号火星车将旋翼飞行器部署到火星表面后，机智号火星直升机用它的彩色照相机从火星车下面拍摄了这张照片。照片拍摄于2021年4月3日。 影像来源：NASA/JPL-Caltech 在接下来的两天里，机智号将收集有关热控和动力系统性能的信息，现在这架小型直升机已经独立于火星环境中。这些信息将被用来微调机智号的热控系统，以帮助它在整个飞行实验期间度过严酷的火星夜晚。 点击(或触摸)并拖动，与火星2020机智号直升机的3D模型互动。如欲了解更多关于机智号的信息，请访问https://mars.nasa.gov/technology/helicopter/。 资料来源：NASA/JPL-Caltech 4月7日，自发射前就将旋翼叶片固定在一起的约束装置将被释放。如果任务团队达成这一里程碑，接下来的几个火星日将涉及对旋翼以及驱动旋翼的发动机进行更多的测试。此外，还将对惯性测量装置（一种测量机体方位和角率的电子装置）和负责直升机自主飞行的机载计算机进行检查。此外，该团队还将继续监测直升机的能源性能，包括评估太阳能电池阵列的功率和飞机的6个锂离子电池的充电状态。 如果各种飞行前检查一切顺利，机智号将于4月11日晚上首次尝试从33×33英尺（10×10米）的 机场 中间起飞–该机场因平坦且没有障碍物而被选中。 随后的飞行试验将安排在整个机智号之月期间进行，毅力号的摄像机将为这一历史性任务提供大量的高清图像。 关于机智号更多信息 机智号火星直升机由喷气推进实验室制造，喷气推进实验室还为美国航天局总部管理这一技术演示项目。喷气推进实验室由美国航天局科学任务局、美国航天局航空研究任务局和美国航天局空间技术任务局的支持。美国宇航局的艾姆斯研究中心和兰利研究中心提供了重要的飞行性能分析和技术援助。 在美国宇航局总部，戴夫·莱弗里(Dave Lavery)是火星直升机的项目主管。在喷气推进实验室，米米昂（MiMi Aung）是项目经理，J.(Bob)巴拉罗姆（J. (Bob) Balaram）是总工程师。 喷气推进实验室是由位于加州帕萨迪纳的加州理工学院为NASA管理，它建造并管理了机智号火星直升机的运作。 有关机智号更多信息，请访问： https://go.nasa.gov/ingenuity-press-kit 及 https://mars.nasa.gov/technology/helicopter 关于毅力号的更多信息 毅力号在火星上的任务的主要目标是天体生物学，包括寻找古代微生物生命的迹象。火星车将确定该星球的地质和过去气候的特征，为人类探索红色星球铺平道路，并将成为第一个收集和储存火星岩石和碎石（碎石和尘埃）的任务。 随后的NASA任务将与ESA（欧洲航天局）合作，将航天器送往火星，以从火星表面收集这些密封的样本，然后将它们送回地球进行深入分析。 喷气推进实验室构建并管理毅力号的运行。 有关毅力的更多信息，请访问： nasa.gov/perseverance 及 mars.nasa.gov/mars2020/

火星上的机智号直升机（模拟图）

火星上的机智号直升机（模拟图）

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An illustration of NASA’s Ingenuity Helicopter flying on Mars. Ingenuity, a technology demonstration experiment, will be the first aircraft to attempt powered, controlled flight on another planet. Ingenuity arrived at Mars on Feb. 18, 2021, attached to the belly of NASA’s Mars 2020 Perseverance rover. Ingenuity is expected to attempt its first flight test in spring 2021. NASA’s Jet Propulsion Laboratory built and manages operations of Perseverance and Ingenuity for the agency. Caltech in Pasadena, California, manages JPL for NASA. For more information about Ingenuity, go to: mars.nasa.gov/technology/helicopter. Credit: NASA/JPL-Caltech 这是NASA机智号直升机在火星上飞行的模拟图片。 机智号，一项技术演示实验，将成为第一架尝试在另一个星球上进行动力控制飞行的飞机。机智号于2021年2月18日抵达火星，连接在美国宇航局火星2020毅力号火星车的腹部。机智号预计将于2021年春天进行首次飞行测试。 NASA的喷气推进实验室为该局建造并管理毅力号和机智号的运作。位于加州帕萨迪纳的加州理工学院为NASA管理喷气推进实验室。 有关Ingenuity的更多信息，请访问：mars.nasa.gov/technology/helicopter。 影像来源：NASA/JPL-Caltech

美国宇航局的毅力号火星车安全登陆火星

美国宇航局的毅力号火星车安全登陆火星

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2021年2月18日星期四，美国宇航局毅力号火星车团队成员在位于加利福尼亚州帕萨迪纳市的NASA喷气推进实验室的任务控制中心观看航天器成功着陆火星后的第一批图像。毅力号火星任务的一个关键目标是天体生物学，包括寻找古代微生物生命的迹象。探测器将描述火星的地质和过去的气候，为人类探索火星铺平道路，并将成为第一个收集和封存火星岩石和风化层的任务。 影像来源：NASA/Bill Ingalls 在经历了203天的行程，穿越了2.93亿英里（4.72亿公里）之后，NASA最大、最先进的火星车已于周四登陆火星。美国东部标准时间下午3:55（太平洋标准时间下午12:55），美国宇航局位于南加州的喷气推进实验室的任务控制中心宣布成功着陆。 2020年7月30日，充满突破性技术的火星2020任务从佛罗里达州卡纳维拉尔角空间站发射。毅力号火星车任务标志着在收集火星样本并返回地球的努力中迈出了雄心勃勃的第一步。 “这次着陆是NASA和全球太空探索的关键时刻之一。我们知道，我们正处在发现的边缘，可以说，是在改写教科书。”NASA代理局长史蒂夫·尤尔奇克说，“火星2020毅力号任务体现了我们国家的精神，即使在最具挑战性的情况下，激励和推进科学和探索。这项任务本身就体现了人类对未来坚持不懈的理想，并将帮助我们为人类探索火星做好准备。” 这个重达2263磅(1026公斤)的火星地质学家和太空生物学家机器人大约有一辆汽车大小，在开始为期两年的火星杰泽罗陨石坑科学调查之前，它将接受几周的测试。毅力号火星车将对杰泽罗的古湖床和河流三角洲的岩石和沉积物进行研究，以描述该地区的地质和过去的气候。毅力号任务的一个基本部分是天体生物学，包括寻找古代微生物生命的迹象。为此，美国国家航空航天局为（NASA）和欧洲航天局（ESA）计划的火星样本返回计划将使地球上的科学家能够研究通过毅力号收集的样本，利用太大太复杂而无法发送到火星的仪器，寻找过去生命的确切迹象。 “由于今天的激动人心的事件，从另一颗行星上经过仔细记录的地点获得的第一批原始样本离返回地球又近了一步，”美国宇航局负责科学的副局长托马斯·祖布亨(Thomas Zurbuchen)说。“毅力号是从火星带回岩石和风化层的第一步。我们不知道这些原始火星样本会告诉我们什么。但他们可以告诉我们的是非常重要的——包括地球之外可能曾经存在过生命。” 杰泽罗陨石坑宽约28英里(45公里)，坐落在伊西迪斯平原的西部边缘，一个位于火星赤道以北的巨大撞击盆地。科学家们已经确定，35亿年前，这个陨石坑有自己的河流三角洲，并充满了水。 为毅力号探索杰泽罗陨石坑提供电力和热量的动力系统是一种多任务放射性同位素热电发电机，简称MMRTG。美国能源部(DOE)通过一项正在进行的合作项目向NASA提供该项目，用于开发民用空间应用的电力系统。 毅力号配备了7个主要的科学仪器，有史以来送往火星上的照相机最多，以及其精巧复杂的样本缓存系统（第一个送入太空的同类系统）将在杰泽罗地区搜寻古代火星微生物的化石残骸，并沿途采集样本。 “毅力号是有史以来最复杂的机器人地质学家，但验证微生物曾经存在过需要大量的证据。”美国宇航局行星科学部主任洛里·格莱兹(Lori Glaze)说:，“尽管我们可以通过探测器上的伟大仪器了解很多，但很可能需要地球上能力更强的实验室和仪器来告诉我们，我们的样本中是否有火星曾经存在生命的证据。” 为人类任务铺平了道路 “登陆火星一直是一项极其困难的任务，我们很自豪能在过去的成功基础上继续前进。”喷气推进实验室主任迈克尔·沃特金斯说，“但是，在毅力号取得成功的同时，这辆火星车也在火星表面任务中开辟自己的道路，勇敢地迎接新的挑战。我们建造火星车不仅是为了着陆，也是为了寻找和收集最好的科学样本返回地球，它令人难以置信的复杂采样系统和自动控制系统不仅使这项任务成为可能，还为未来的机器人和载人任务奠定了基础。” 火星进入、下降和着陆仪表2 (MEDLI2)传感器套件在进入期间收集火星大气数据，在最后下降过程中，与地形相关的导航系统自动引导飞船。双方的数据有望帮助未来的人类任务在其他星球上更安全、更大的有效载荷着陆。 在火星表面，毅力号的科学仪器将有机会在科学上发光。Mastcam-Z是一对可变焦的科学相机，安装在毅力号的遥感桅杆或头部上，可以创建火星景观的高分辨率、彩色3D全景。同样位于桅杆上的超级摄像机使用脉冲激光来研究岩石和沉积物的化学成分，并有自己的麦克风来帮助科学家更好地了解岩石的性质，包括其硬度。 在探测器机器人臂末端的一个转台上，用于X射线岩石化学(PIXL)的行星仪器和用于有机物和化学物质的拉曼和发光(SHERLOC)仪器将共同工作，收集火星地质特写的数据。PIXL将使用X射线束和一系列传感器来研究岩石的元素化学。SHERLOC的紫外激光和光谱仪，以及广角操作和工程地形传感器(WATSON)成象仪，将研究岩石表面，绘制出某些矿物质和有机分子的存在，这些是地球上生命的碳基基石。 漫游者的底盘上也有三个科学仪器。火星地下实验雷达成像仪(RIMFAX)是第一个在火星表面的探地雷达，将用来确定火星表面的不同层是如何随着时间的推移形成的。这些数据将为未来探测地下水冰沉积的传感器铺平道路。 同样着眼于未来的火星探索，火星氧气原位资源利用实验(MOXIE)技术演示将尝试从稀薄的空气中制造氧气——这颗红色星球的稀薄大气主要是二氧化碳。火星车的火星环境动力学分析仪(MEDA)仪器，在桅杆和底盘上有传感器，将提供关于当今火星天气、气候和尘埃的关键信息。 目前，这架小巧的、别有用心的火星直升机依附在毅力号的腹部，是一项技术演示，它将尝试在另一个星球上进行第一次有动力、有控制的飞行。 项目工程师和科学家们将在接下来的一两个月里对A系统进行测试，测试每一个仪器、子系统和子程序。只有到那时，他们才会将直升机部署到水面进行飞行测试阶段。如果成功的话，机智号可以为探索火星增加一个空中维度，这样的直升机可以作为侦察机，或者为将来离开基地的宇航员运送物资。 一旦机智号的测试飞行完成，探测器寻找古代微生物生命证据的工作将正式开始。 约翰·麦克纳米是喷气推进实验室火星2020毅力号火星车的项目经理，他说:“毅力号不仅仅是一辆漫游者，也不仅仅是建造它并把我们带到这里的这些令人惊叹的人类收藏品。报名参加我们任务的人数甚至超过了1090万人，这个任务是关于人类坚持到底能取得什么成就。我们已经走了这么远。现在，看着我们走吧。” 有关任务的更多信息 毅力号在火星上的主要任务是天体生物学研究，包括寻找古代微生物生命的迹象。探测器将描述火星的地质和过去的气候，并将成为首个收集和封存火星岩石和风化层的任务，为人类探索火星铺平道路。 美国宇航局随后将与欧洲航天局合作，向火星发射航天器，从火星表面收集这些封存的样本，并返回地球进行深入分析。 火星2020毅力号计划是美国宇航局月球到火星探索计划的一部分，其中包括阿耳忒弥斯登月计划，该计划将为人类探索这颗红色星球做准备。 喷气推进实验室是加利福尼亚州帕萨迪纳市加州理工学院的一个部门，负责管理火星2020毅力号任务和机智号火星直升机技术演示。 有关毅力号的更多信息，请访问： https://mars.nasa.gov/mars2020/ 和 https://nasa.gov/perseverance

毅力号探测器进入火星大气层

毅力号探测器进入火星大气层

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With its heat shield facing the planet, NASA’s Perseverance rover begins its descent through the Martian atmosphere in this illustration. Hundreds of critical events must execute perfectly and exactly on time for the rover to land on Mars safely on Feb. 18, 2021. Entry, Descent, and Landing, or “EDL,” begins when the spacecraft reaches the top of the Martian atmosphere, travelling nearly 12,500 mph (20,000 kph). The aeroshell, which encloses the rover and descent stage, makes the trip to the surface on its own. The vehicle fires small thrusters on the backshell to reorient itself and make sure the heat shield is facing forward as it plunges into the atmosphere. NASA’s Jet Propulsion Laboratory in Southern California built and will manage operations of the Mars…

无情的辐射冲击，让木卫二的“夜侧面”也能发光

无情的辐射冲击，让木卫二的“夜侧面”也能发光

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上图为木星的卫星木卫二的艺术概念图，显示了在木卫二背向太阳的“夜侧面”，它冰冷的表面也会发光。辉光的变化和辉光本身的颜色可以揭示木卫二表面冰成分的相关信息。 图片来源：NASA / 加州理工-喷气推进实验室 新的实验在实验室中再现了木卫二（Europa）的环境，发现即使在背向太阳的“夜侧面”（nightside），这颗冰冷的卫星也闪耀着光辉，这一景象带给我们的，将远不只是炫酷的视觉效果。 天寒地冻、海洋遍布的木卫二默默地围绕木星运行，承受着辐射没完没了的无情冲击。木星用电子和其他粒子没日没夜地轰击木卫二表面，让它身处高能辐射的炼狱。然而，在这些粒子对木卫二拳打脚踢的同时，它们可能也导致了一些超乎寻常的现象：让木卫二在黑暗中也发出了光芒。 美国航空航天局（NASA）位于南加州喷气推进实验室（Jet Propulsion Laboratory）的科学家进行的新研究，首次详细介绍了这一特殊辉光的样子，以及它可能揭示出木卫二表面冰的成分的哪些信息。不同的盐类化合物对辐射的反应不同，会发出自己独特的微光。用裸眼看，这种辉光有时候看起来是绿色的，有时看起来又是蓝色或白色的，并且亮度不同，这取决于它的化学组成。 科学家用分光计将光分成不同的波长，并将不同的“特征”，也就是光谱对应到冰层的不同成分上。对于像木卫二这样的卫星，用分光计进行的大多数观测都是在卫星白天的时候通过反射的太阳光进行的，但是这些新的结果描绘了木卫二在黑暗中的样子。 “我们可以预见的是，这种夜侧面的冰冷光辉能为我们提供木卫二表面组成的更多相关信息。木卫二表面组成的变化方式可以给我们带来木卫二是否具有适宜生命存活条件的线索。”喷气推进实验室的穆尔蒂·古迪帕蒂（Murthy Gudipati）说道，他是新研究的主要作者，论文已于9月发表在《自然·天文学》（Nature Astronomy）杂志上。 这是因为木卫二拥有一片巨大的全球性内部海洋，这片海洋可能会通过木卫二厚厚的冰壳渗透到星球表面。通过对表面进行分析，科学家可以了解更多木卫二表面之下物质的相关信息。 发光的“夜侧面” 科学家从先前的观测中推断出，木卫二的表面可能是由冰和地球上被称为“盐”的混合物组成的，这里的“盐”指的是像硫酸镁（泻盐）和氯化钠（食盐）这样的化合物。这项新的研究表明，在模拟木卫二的环境条件下，将这些盐掺入水冰中并用辐射对其进行轰炸时，会产生辉光。 这一现象还不足为奇，我们很容易就能想到受辐射照射的表面会发光，科学家也知道，这种光辉是由高能电子穿透星球表面、激活下方的分子而引起的。当这些分子松弛下来，它们就会将能量以可见光的形式释放掉。 “但是我们从来没有想到过会看到我们最终看到的东西，”这项研究的共同作者、喷气推进实验室的布里亚纳·亨德森（Bryana Henderson）说道，“当我们尝试用新的成分组成模拟木卫二冰层时，它发出的光辉看起来就不太一样了。我们都盯着它看了一会儿，然后说：’这和之前的不太一样，对吗？这得是另一种光辉吧？’因此，我们用分光计对它进行了测量，每种类型的冰都拥有不同的光谱。” 为了能在实验室中研究木卫二表面的实体模型，喷气推进实验室团队为木卫二的高能电子和辐射环境测试（High-Energy Electron and Radiation Environment Testing，ICE-HEART）建造了一种被称为“冰室”（Ice Chamber）的独特仪器。他们将ICE-HEART带到位于马里兰州盖瑟斯堡的一处高能电子束工厂，然后开始进行另一项完全不同的研究：观察木卫二冰层下的有机物质对辐射冲击会作何反应。 他们并没有料到会看到辉光本身的变化与不同的冰层成分具有相关性，正如这项研究的作者所说，它完全出于机缘巧合。 “我们看到氯化钠盐成分发出的辉光水平非常低，这一瞬间正是我们改换研究思路的转折点。”论文的共同作者弗雷德·贝特曼（Fred Bateman）说道。贝特曼对实验的进行做出了贡献，他还向位于马里兰州美国国家标准与技术研究院（National Institute of Standards and Technology，NIST）的医疗工业辐射设施（Medical Industrial Radiation Facility）的冰层样品送去了辐射光束。 一颗卫星能在黑暗天空中可见似乎并不是一件反常的事情，在地球上我们就能看到月亮，因为在夜里它也能反射阳光。但科学家表示，木卫二发出的光是由完全不同的机制引起的，想象一下，有一颗卫星能持续不断地发出光辉，即使是在它背对太阳的“夜侧面”，也能发光。 “如果木卫二不处在这种辐射之下，它看起来就会像我们所看到的月球一样，即背向太阳的一侧是黑暗的，”古迪帕蒂说，“但正是因为它遭受着木星的辐射轰炸，所以它在黑暗中也能发光。” NASA即将进行的旗舰飞越任务木卫二快船（Europa Clipper）计划于2020年代中期发射，它将在绕木星轨道运行时多次飞越木卫二观察它的表面。任务科学家正在审查上述研究的发现，评估探测器上的科学仪器是否能够检测到这种辉光。探测器收集到的信息可能会与这项研究中的测量结果进行比较，来确认木卫二表面上的盐成分，或缩小可能含有的化学物质范围。 “在实验室中你通常不会说，’到了那边我们可能就会发现它。’”古迪帕蒂表示，“通常情况正好相反：去到那边之后，发现一些新东西，然后尝试在实验室中进行解释；而我们的假设又能再通过一种简单的观察来验证，这就是科学的意义所在。” 类似木卫二快船这样的任务，将有助于天体生物学领域的发展，对于我们认为可能承载着生命的遥远星球，这些任务是对相关变量和条件的一种跨学科研究。虽说木卫二快船不是一次探测地外生命的任务，但它将对木卫二进行详细的侦察，调查这颗冰冷的卫星及其地下海洋是否具有维持生命存在的能力。了解木卫二的可居住性将有助于科学家更好地了解地球生命是如何发展演化的，还能为我们在地球之外寻找生命带来希望。 想了解木卫二和木卫二快船的更多相关信息，请访问：europa.nasa.gov。 参考来源： https://www.nasa.gov/feature/jpl/europa-glows-radiation-does-a-bright-number-on-jupiters-moon