Mars 2020漫游车将寻找微生物化石

Mars 2020漫游车将寻找微生物化石

这幅火星耶泽洛陨石坑(Jezero Crater)的图像中,浅色代表海拔高的区域,Jezero陨石坑是美国航空航天局(NASA)Mars 2020漫游车的着陆点。图中椭圆形标记的地点正是Mars 2020漫游车的预定着陆点,漫游车将于此处着陆火星。 版权:NASA / 喷气推进实验室-加州理工学院(JPL-Caltech )/马林空间科学系统公司(MSSS)/约翰霍普金斯大学-应用物理实验室(JHU-APL)/ 欧洲航天局(ESA) NASA的Mars 2020漫游车将于2021年2月18日在火星表面着陆,科学家们发现其着陆地点,即Jezero陨石坑可能是寻找古代生命迹象的最佳地点之一。 Jezero陨石坑是一个距今约35亿年的古老湖泊的遗迹,最近发表于《伊卡洛斯》(Icarus)期刊上的一篇论文表明在陨石坑内部边缘发现了碳酸盐沉积。在地球上,碳酸盐有助于形成坚固的结构,这些坚固结构能够以诸如贝壳、珊瑚和叠层石等化石的形式保存数十亿年。叠层石是由远古微生物沿着古老的水体岸线形成的叠层状生物沉积构造,其生成环境阳光和水分充足。 Jezero陨石坑中碳酸盐的浓度之所以像“浴缸环”一样沿着湖岸线分布,是由于火星上可能存在类似叠层石的结构,这也使该区域成为科学界“热点地区”。 NASA的下一代火星探测器Mars 2020的研究重点是天体生物学亦即关于整个宇宙生命的研究。NASA的“好奇号”(Curiosity)火星探测器曾发现火星上的部分区域在数十亿年前可能曾具备支持微生物生命存在的环境,而Mars 2020漫游车配备了一套新的科学仪器,旨在以好奇号的发现为基础,继续对火星进行探索。Mars 2020漫游车将通过采集沉积在火星表面金属管中的岩芯样本,来寻找过去微生物生命存在的实际迹象。这些样本可能会在未来的任务中被送回地球以进行更为深入的研究。 除了保存古代生命的迹象外,碳酸盐还可以告诉我们关于火星是如何从存在液态水和浓厚大气转变成如今这种冰冷的荒漠星球的更多信息。由二氧化碳和水之间的相互作用形成的碳酸盐矿物中记录了这些相互作用随着时间推移而发生的微妙变化。从这种意义上来说,这些碳酸盐矿物就如同时间胶囊一样,科学家们可以借此研究火星是什么时候开始变干燥的,以及变化过程是怎样的。 Jezero陨石坑宽约28英里(45公里),曾经是古老的河流三角洲。从NASA的火星勘测轨道飞行器(Mars Reconnaissance Orbiter,MRO)从太空拍摄的图像中可以发现穿过陨石坑底部的三角洲臂状结构。MRO上的紧凑型火星勘测成像光谱仪(Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars instrument, CRISM)帮助生成了陨石坑中类似“浴缸环”的矿物图,关于该矿物图的详细介绍可参见新发表的论文。 [rml_read_more] 这个关于飞越火星表面的动画解释了为什么火星上的Jezero陨石坑是Mars 2020漫游车发现并收集未来大有可能被送回地球的样本的最佳地点。Jezero陨石坑宽约28英里,属于古老的湖泊三角洲系统。 论文的第一作者,来自普渡大学(Purdue University)的布里奥尼•霍根(Briony Horgan)表示:“CRISM多年前就已在Jezero陨石坑发现了碳酸盐,但直到最近我们才注意到它们集中分布在曾是湖岸的区域。在整个任务过程中,我们将在许多地点发现碳酸盐沉积物,但“浴缸环”将是最令人兴奋的访问地点之一。” 科学家们无法保证分布于湖岸的碳酸盐是在湖泊中形成的;它们也可能在湖泊出现之前就已经沉积在那里了。但这些碳酸盐的发现使陨石坑的西部边缘(即“含碳酸盐的边缘地带”)成为陨石坑中碳酸盐含量最丰富的宝库之一。 火星上的Jezero陨石坑是NASA的Mars 2020 漫游车的着陆点,这幅Jezero陨石坑的图像中已添加颜色来突出显示其中所含的矿物质。绿色代表碳酸盐矿物,这种矿物尤其适合保存地球上的生物化石 版权:NASA/JPL-Caltech/MSSS/JHU-APL/Purdue/美国地质勘探局(USGS) Mars 2020任务团队希望在为期两年的主要任务期间对陨石坑底部和三角洲区域进行探索。Horgan表示,任务团队希望在任务预定期限结束前能够到达陨石坑边缘的碳酸盐沉积带。 来自加州帕萨迪纳的NASA喷气推进实验室(JPL)的Mars 2020副项目科学家肯•威利福德(Ken Williford)表示:“‘边缘地带的碳酸盐’在湖泊环境中形成的可能性是我们引领我们前往Jezero着陆点的最令人兴奋的特征之一。古老湖岸的碳酸盐化学是保存古代生命和气候记录的绝佳方法。我们迫切地希望到达火星表面,去研究这些碳酸盐是如何形成的。”JPL负责领导Mars 2020任务。 Jezero陨石坑过去的湖岸线并不是科学家们唯一感兴趣的地方。《地球物理研究快报》(Geophysical Research Letters)的一项新研究指出,在远古河流三角洲地区的边缘存在富含水合二氧化硅的沉积物。这种矿物与碳酸盐一样擅长保存古代生命的迹象。如果该地点被证实是三角洲的底层,那么这里将会是寻找埋藏微生物化石的理想场所。 Mars 2020 漫游车将于2020年7月或8月在佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地发射升空。JPL的Mars 2020项目为位于华盛顿的NASA总部科学任务理事会管理漫游车的研发工作。位于佛罗里达州肯尼迪航天中心的NASA发射服务项目负责发射管理工作。 Mars 2020 是一个更广泛计划中的一部分,其中包括登月任务,以此为人类探索火星做准备。NASA将于2024年将宇航员再次送上月球,并将通过阿尔特弥斯月球探测计划在2028年前在月球及其周围建立一个持续的人类存在。 位于马里兰州劳雷尔市的约翰霍普金斯大学应用物理实验室负责MRO上的CRISM研究。 关于Mars 2020的更多详细信息,请访问: https://mars.nasa.gov/mars2020/ https://www.nasa.gov/mars2020 来源: https://www.nasa.gov/feature/jpl/nasas-mars-2020-will-hunt-for-microscopic-fossils

ExoMars 2020火星车已组装完毕,将于一年内发射前往火星

ExoMars 2020火星车已组装完毕,将于一年内发射前往火星

在火星生命探测计划(Exobiology on Mars,ExoMars)的下一代火星探测器上,安装了全套科学探究仪器,包括能让我们直接观测火星表面状况的摄像系统、可从地表以下获取原始土壤样本的钻机,以及用于寻找生命迹象的机载实验室。 这辆火星漫游车以罗莎琳德•富兰克林(Rosalind Franklin)的名字命名,她是著名的英国物理化学家与晶体学家,拍摄辆发现DNA双螺旋结构关键依据的DNA X射线衍射图。作为欧洲空间局(ESA)与俄罗斯航天国家集团公司(Roscosmos)联合开发的ExoMars计划的一部分,在英国斯蒂夫尼奇市的空中客车集团防务及航天公司(Airbus Defence and Space,空客集团的三大子公司之一),“罗莎琳德•富兰克林”号的组装工作已经完成。最近,工程师给“罗莎琳德•富兰克林”号装配了全景相机系统(PanCam),相机的位置在高出地面2米的桅杆顶端。全景相机将成为火星车日常科学操作的关键设备,能够帮助研究人员作出关于火星车行进方向和钻探位置的科学决策。 最近,工程师给“罗莎琳德•富兰克林”号装配了全景相机系统,这组摄像装置位于高出地面2米的桅杆顶端,将成为火星车日常科学操作的关键设备,能够帮助研究人员作出关于火星车行进方向和钻探位置的科学决策。该照片拍摄于英国斯蒂夫尼奇市的空中客车集团防务及航天公司。 图片版权:空客集团-M•亚历山大(M.Alexander) ExoMars计划的核心目的,是确定在火星这颗红色星球(Red Planet)之上,生命是否真实存在过,或者直到今天是否仍然存在。在过去的几十年中,探索火星的航天器返回的数据都表明,现在的火星表面干燥而贫瘠;但在数十亿年前,火星的环境就像现在的地球,水源汇成了河流、湖泊甚至是海洋。如果生命早在数十亿年前就生根发芽,那么,科学家认为寻找生命存在证据的关键机会,就是曾经有水源滋养的古代火星地区:我们需要将目光投向火星地表之下。 ExoMars火星车“罗莎琳德•富兰克林”号上的全景相机系统正在接受测试。该照片拍摄于摄像系统装配完成后的测试项目,地点位于英国斯蒂夫尼奇市的空中客车集团防务及航天公司。全景相机系统由伦敦大学学院(University College London,UCL)的穆拉德空间科学实验室(Mullard Space Science Laboratory,MSSL)领导研发,完整的研究团队来自UCL-MSSL、德国宇航中心(Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt,DLR)、德国OHB公司、苏黎世TAS-CH、亚伯大学(Aberystwyth University,AU)、奥地利乔安娜研究(Joanneum Research,JR)以及全景相机系统科学团队。 版权:ESA/ExoMars/PanCam team [rml_read_more] 科学家为“罗莎琳德•富兰克林”号火星车所选的着陆位置,在久远的过去可能曾是一片汪洋大海,靠近火星南部高地与北部平滑低地相连的边界。在这颗红色星球的早期历史上,火星最初处于一片潮湿之中,而后火山喷发产生的熔岩覆盖了星球表面的大部分区域,有些区域直到今天仍在努力抵抗熔岩的侵蚀。这意味着,“罗莎琳德•富兰克林”号着陆点下方的地质材料可能是在最近才裸露出来的,在此之前保护层让它们免受太空辐射的侵蚀,裸露之后火星车就能利用分析仪器来获取样本或是直接测定相关数据。 全景相机系统配备了立体声高分辨率摄像头,将为我们提供可见光和近红外波长下丰富有趣的地质学特征详细视图;结合分光计的测量,还能展现出火星表面岩石的结构组成,以及它们是否受到了历史上曾经存在的水的影响。在选定的研究位点,火星车的钻机将从火星表面以下2 米的地方取回样品,送至火星车上的科学实验室进行详细分析,搜寻生命特征的存在迹象。 当钻机在钻取搅动过程中翻带出火星地下土壤时,钻机组件底部的摄像装置将能提供这些土壤的特写视图;当钻头处于“收起”位置时,摄像装置又将能拍摄火星车前方区域的景象。最近,在荷兰的ESA技术工厂中,特写成像仪,即Clupi(close-up imager)经受住了最终的校准测试,之后被运送到英国斯蒂夫尼奇市并安装到了钻机组件上。 在荷兰的ESA技术工厂中,ExoMars的特写成像仪Clupi经受住了最终的校准测试,之后被运送到了英国斯蒂夫尼奇市,并安装固定在了“罗莎琳德•富兰克林”号的钻机组件上。当钻机在钻取搅动过程中翻带出火星地下土壤时,成像仪将能提供这些土壤的特写视图;当钻头处于“收起”位置时,成像仪将能拍摄火星车前方区域的景象。 图片版权:ESA-M•科万(M.Cowan) 除了摄像装置、光谱仪、钻机和分析实验室外,火星车还配备了地下探测雷达和中子探测器。 “我们的火星车已真正成型,”ESA的ExoMars火星车项目科学家豪尔赫•巴戈(Jorge Vago)说道,“我们拥有的科学有效载荷强大到令人难以置信,在寻找生物迹象的过程中,这些科技组件将帮助我们有效地探索火星的表面和地下世界。” 所有的科学仪器套件均已装配完成,“罗莎琳德•富兰克林”号火星车现在被放置于专用的洁净室之中。最终的检测完成后,火星车将从英国运至法国图卢兹,并在那里接受环境测试,确认它已经准备好应对火星上恶劣的环境条件;环境测试一旦完成,它就将进入法国戛纳,与名为“哥萨克舞”(Kazachok)的着陆器平台,以及将火星车从地球运送到火星的降落舱(descent module)和运载舱(carrier module)进行最终的集成。 预计从现在起不到一年的时间里(发射窗口为2020年7月26日至2020年8月13日),“罗莎琳德•富兰克林”号火星车就将在俄罗斯质子-M运载火箭(Proton-M)上发射,并于2021年3月抵达火星。 在2021年,ExoMars计划的“罗莎琳德•富兰克林”号火星车及其着陆器平台“哥萨克舞”将降落在红色星球——火星表面上。火星车必须要能穿越多种不同的火星地形,从细沙土壤到巨砾斜坡,它都需要能将一根2米长的钻头钻入火星地表之下,并在机载实验室中用科学仪器对获取的样本进行分析。ESA、俄罗斯航天国家集团公司、法国泰雷兹集团(Thales)、英国空客集团以及瑞士鲁埃格集团(RUAG)的工程师对全尺寸模型进行了一系列测试,来微调火星车从着陆器平台移动到火星表面的方式。此前的火星车常被困在火星表面的沙子之中,尝试转动车轮之后却会将沙坑越挖越深,就像卡在泥坑或积雪中的汽车一样;为了避免这种情况,科学家和工程师为“罗莎琳德•富兰克林”号火星车设计了一种独特的运动模式,被称为“车轮行走”(wheel walking)。 视频版权:ESA 参考来源: [1]http://www.esa.int/Our_Activities/Human_and_Robotic_Exploration/Exploration/ExoMars/All_instruments_onboard_Rosalind_Franklin_rover [2] https://www.liebertpub.com/doi/10.1089/ast.2016.154

CGI月球套件:将月球表面的每一处细节,完美地展现在你面前

CGI月球套件:将月球表面的每一处细节,完美地展现在你面前

Credits: NASA/Goddard/Scientific Visualization Studio 导语:美国航空航天局(NASA)新创作了一种超越地球世界的电脑三维动画,从此人类可以通过一款线上的“CGI月球套件”(CGI Moon kit),获得前所未有的月球体验。 智能手机的出现,让上百万人轻松变身业余摄影师,但在某些特定条件下拍到完美的照片仍然是一件困难的事。想象一下,如果我们要拍摄一个三维物体的完整图像,同时这个物体以每秒约一英里(1.6千米)的速度移动;光源距离我们9300英里(约1.5亿公里)之远,而整个三维物体的表面需要精确地呈现在100英尺(约30米)水平的平面之上。 NASA的月球勘测轨道飞行器(Lunar Reconnaissance Orbiter,LRO)在它绕月飞行的十年间,克服了重重困难,记录下了月球表面的形貌信息。 利用LRO信息采集所得的图像,厄尼•赖特(Ernie Wright)将月球活灵活现地展示在人类眼前,细节体现也达到了历史最佳水平。赖特是一位科学可视化工作者,在马里兰州格林贝尔特NASA戈达德航天中心(Goddard Space Flight Center)的科学可视化工作室(Scientific Visualization Studio)工作,正是他创建了在线CGI月球套件。 创建CGI月球套件的目的,是为了让三维艺术工作者更便捷地获取NASA的数据。在一开始,赖特创建三维月球地图只是想作为科学可视化工作室的内部资源,但后来,他收到了许多希望能分享创建可视化月球模型数据的请求,于是莱特决定公开分享他的创作,为艺术工作者和LRO建立联系。 “(我们的月球套件)让许多其他艺术工作者也能获取到LRO的数据,创造出类似我创建的东西,”赖特说道。 LRO的主要目标之一,是准确地绘制出月球的地形图,让阿尔忒弥斯计划(Artemis program)中的航天项目能更安全地降落到我们希望探索的月球地点。LRO航天器上有两个关键的部件:月球勘测轨道飞行器相机(Lunar Reconnaissance Orbiter Camera,LROC),以及月球轨道飞行器激光测高仪(Lunar Orbiter Laser Altimeter,LOLA)。 LROC的工作形式类似于扫描仪,航天器在月球表面上空运动时,LROC就能逐线扫描月球表面的信息,从而构筑出月球图像。LOLA则利用激光脉冲来测量月球的尺寸:向下发送出单个的激光脉冲,并随之分成五个独立的光束;激光脉冲抵达月球表面后,就会反弹射回航天器;然后,LOLA会测量出光束返回航天器所需的时间(以纳秒为单位),进而读取月球地形信息。如果光束返回得很快,那么LOLA就可以得知该处地形高度较高;如果光束返回后强度比较弱,则表明月球的表面比较粗糙,光束的能量因散射而减弱了。 收集到的数据达到一定数量后,LRO航天器会将信息发送回地球上的接收器,LRO研究团队的任务就是处理和转译原始数据。 “CGI月球套件”之色图(color map) 利用LRO上相机和激光测高仪收集的月球表面信息,赖特创建了一系列彩色图和高程图,适用于三维渲染软件。这张彩色月球图以0°经线为中心,可提供多种尺寸24位RGB 标签图像文件格式(Tag Image File Format,TIFF)的图片。 图片来源:NASA/戈达德航天中心/科学可视化工作室 [rml_read_more] 色图(也称彩色贴图)由Hapke标准化广角摄像机组合图案(Hapke Normalized WAC Mosaic)调整而来,这种图案是由摄像团队根据10万多张广角摄像机(Wide Angle Camera,WAC)拍摄的照片构建而成的合成图像。 对于这里的色图,可视化工具修饰并合并了LROC颜色数据的七个波长带中其中三个,以更接近人类肉眼的能见范围。图像默认有三个通道(channel):红色通道(red channel)包含643 纳米波段,而绿色和蓝色是由566和415 纳米波段的不同线性组合产生的,以使它们更居中接近于532 纳米(绿色)和472 纳米(蓝色)。应用的伽玛值为2.8(LROC的数据是线性的),再将三个通道乘以(0.935,1.005,1.04),用以平衡颜色。强度范围(0.16,0.4)映射到每个通道的完整(0,255)8位范围。除此之外,还使用了Photoshop的内容感知点修复画笔来修补顶部和底部附近的小范围数据丢失。 源数据涵盖的月球表面范围从北纬70°一直到南纬70°,由于月球的轴向和轨道倾斜角度都很小,即使LRO的相机飞跃拍摄了数千次,这些纬度以外的大部分区域仍被阴影笼罩,因此这些区域被排除在了LROC的组合图像之外。在这张色图中,缺失的纬度范围是用黑白LROC数据和反照率图(LROC data and an albedo map,LDAM)组合而成的,其中反照率图由LRO激光测高仪收集的数据合成而来。当用非常逼真的阴影渲染时,月球图这些部分的可见度并不会特别高,尽管占据了月球图像素的20%以上,但它们代表的实际面积仅占月球表面的6%。 这张图片在美学的角度上进行了优化,并没有百分之百尊崇科学;科学技术相关的应用需要使用原始数据。 “CGI月球套件”之位移图(displacement map) 这张位移图以0°经线为中心, 全局圆柱投影为64、16和4像素每度,可提供相对半径为1737.4千米、以千米为单位的浮点TIFF图,或者相对半径为1 747 400米、以0.5米为单位的16位TIFF图。 图片来源:NASA/戈达德航天中心/科学可视化工作室 位移图(也称置换贴图)也被称作高度图(height map)或高程图(elevation map),直接取自LOLA研究团队的最新(截至2019年春季)网格数据(gridded data)产品。LOLA的数据存储在行星数据系统(Planetary Data System)的地球科学节点(Geosciences Node)中,其中的一小部分LOLA数据(全局圆柱投影为4、16和64像素每度)已重新格式化为未压缩的TIFF文件,其垂直单位为浮点千米,或16位无符号整数倍0.5米。 所有LRO数据的参考表面,均是一个半径为1737.4 千米的球体,LOLA的网格高程数据以带符号的、相对该半径的16位整数倍0.5米为单位。对于浮点TIFF,源数据的处理是除以2000;对于无符号16位TIFF,源数据的处理是偏移+20,000(10 千米),因此所有值均为正值。第二种格式是为无法与浮点或有符号整数文件配合使用的软件提供的。 月球图的正确打开方式 这张动图演示了在三维动画软件中,是如何利用色图和位移图来描绘和构建类似月球这样的实物的。 视频来源:NASA/戈达德航天中心/科学可视化工作室 在三维动画软件中,构建像月球这样的物体是从简单的几何形状开始的,对于月球图而言也就是球形。类似于视频里纹理贴图(texture map)的作用是为模型添加更多细节,色图指导软件绘制表面,位移图则能教会软件如何添加定义月球地形的形状细节。没有这几种贴图,月球模型就只是一个光滑的黑白球体。尽管这些贴图实际上都是平面矩形,但是软件会将它们理解为球形表面的贴图,并且明白该如何将它们扭变成球形的几何形状。 纹理贴图中的每个像素都对应着月球表面上以经度-纬度定义的某个点。在应用变化的光线和相机角度(在技术说明中被称为入射角i和出射角e)之前,色图中的像素包含月球表面的基色;而位移图中的像素则包含相应位置月球表面的高度。 NASA戈达德航天中心的LRO科学家诺亚•佩特罗(Noah Petro)非常理解赖特这项工作的价值,以及这项工作能将LRO任务与公众联系起来的社会意义。佩特罗认为,惊人的视觉效果是LRO任务成功的关键因素。“利用LRO的数据,他能讲述完整的月球故事,并描绘出难以用语言传达的想法或概念,无论真正的故事究竟是什么样的,” 佩特罗说道,“所以我认为他已经对人们使用这些月球信息的方式产生了一些影响, 即使人们甚至都没意识到这种影响的存在。” 赖特解释说,创建和共享月球的信息还是比较容易的部分,真正的挑战在于场景设置:为了尽可能完美地向观众讲述完整的月球故事,赖特充分考虑了模型的灯光、位置和整体情况。 “3D动画软件的使用非常类似于真人表演的拍摄,包括灯光、照相机、道具和布景。”赖特说道,“但是可视化更像是拍摄纪录片,既是在阐述事实,也是在创造一种叙述方式。” 在制作展示阿波罗17号(Apollo 17)着陆点视频的录像带时,赖特采取了一种着重于突出宇航员前进路线的方式。月球上的可见视野小于一个像素,将其放大并显示探测器的运行轨道,都为LRO捕获的图像能交织出完整的故事提供了最终目标。 “我们将拍摄的照片置于原有的背景环境中,”赖特说,“将这些信息还原到最初的源头。” 数量庞大的数据可以随时在线获得,但是如果没有LRO广泛的技术背景,则可能很难转译这些信息,而视觉动画的创建,让那些没有技术背景的人也可以看懂这些公共数据。“所有这些数据都是完全公开的,但并不是想当然就能被容易理解的,” 赖特说,“因此,(我们)以大多数人可以理解和使用的形式发布了这些数据。”正因为如此,将这其中的科学与艺术和影像技术之间建立起联系,对于开发LRO任务全部的潜力而言至关重要。 在NASA为Artemis计划做准备的过程中,赖特的三维动画有助于规划出更安全、更成功的登月任务。对于赖特来说,现有的数据量已经足够大了,他可以利用计算机程序将这些数据制作成动画,来描绘2024年人类登上月球之时,那些特定区域的真实模样。这让科学家可以为即将进行的探索找到更多的目标区域。 这是有史以来,大众能公开获取到由行星飞船收集到的数据量最大的一次,赖特的作品可以在各种各样的地方找到:从纸质范本到在线模板,再到各种活动的背景幕布。 “他所描述的月球故事,将我们正在做的事情近乎完美的呈现给了大众,而这只靠我们是几乎不可能做到的。” 佩特罗说。 参考来源: [1]https://www.nasa.gov/feature/goddard/2019/cgi-moon-kit-as-a-form-of-visual-storytelling/ [2]https://svs.gsfc.nasa.gov/4720#

月船2号即将在月球南极软着陆

月船2号即将在月球南极软着陆

月船2号的着陆器详解,以及在月球南极下降不同阶段的模拟动画 来源:ISRO 月船2号着陆器预计于北京时间2019年9月7日凌晨4时至5时期间,着陆月球南纬约70°的曼齐尼C陨石坑(Manzinus C)和辛普路斯N陨石坑(Simpelius N)之间,一旦成功着陆,将是首个着陆月球南极的探测器,祝顺利。 关于月船2号 月船二号的载荷 来源:isro 来源:isro [rml_read_more] 月船二号轨道器重量2379千克,可以同位于拜阿拉鲁(Byalalu)印度深空网(IDSN),以及Vikram着陆器进行通信,任务寿命为1年,运行在一个100X100千米的月球极地轨道上。 来源:isro 着陆器Vikram,以印度太空计划之父Dr Vikram A Sarabhai的名字命名,设计寿命一个月球日,相当于地球上的14天。 来源:isro 漫游车Pragyan有六个轮子,梵文中的意思是“睿智”,由太阳能驱动,最多可行驶500米。 着陆器和漫游车 来源:isro 来源:视频来自PIB India 月船2号登月历程 原计划于2019年7月15日发射升空的月船2号,由于技术原因,推迟至北京时间7月22日下午5时13分发射成功。 来源:印度空间研究组织(ISRO) 星箭分离 来源:印度空间研究组织(ISRO) 8月3日,印度月船2号LI4相机拍摄到的地球。 来源:印度空间研究组织(ISRO) 8月14日,月船2号离开地球轨道。 来源:印度空间研究组织(ISRO) 8月20日,月船2号进入月球轨道。 来源:印度空间研究组织(ISRO) 2019年8月21日,月船2号拍摄到的首张月球图像,当时距离月面约2650公里。 东海(Mare Orientale)和阿波罗环形山(Apollo crater) 来源:印度空间研究组织(ISRO) 8月23日。印度月船2号上的地形测绘相机(TMC-2),在海拔约4375公里处拍摄到的月面。 杰克逊环形山(Jackson crater) 来源:印度空间研究组织(ISRO) 索末菲环形山(Sommerfeld crater)和柯克伍德环形山(Kirkwood crater)。 来源:印度空间研究组织(ISRO) 月球北极 来源:印度空间研究组织(ISRO) 2019年8月28日,月船2号第三次进行绕月轨道机动,此时距离登月还有11天。 来源:印度空间研究组织(ISRO) 9月1日,月船2号第五次也是最后一次进行绕月轨道机动。 来源:印度空间研究组织(ISRO) 9月2日15时45分(北京时间),Vikram着陆器成功与月船2号轨道器分离。 来源:印度空间研究组织(ISRO) 9月3日11时20分(北京时间),月船2号着陆器首次进行机动变轨。并于北京时间9月4日凌晨6时12分,第二次机动变轨。 来源:印度空间研究组织(ISRO) 漫画月船二号轨道器和着陆器,祝顺利。 来源:印度空间研究组织(ISRO) 月船2号着陆地点高清图 来源:印度空间研究组织(ISRO) 月船二号预计北京时间9月7日凌晨4时至5时软着陆南极,它的首要着陆点,位于南纬约70°的曼齐尼C陨石坑(Manzinus C)和辛普路斯N陨石坑(Simpelius N)之间。 如果这一任务成功,这将是人类探测器首次软着陆南极,印度将成为继俄罗斯、美国和中国之后第四个实现探测器在月球着陆的国家。

期待下一个“尼尔•阿姆斯特朗”登陆火星: 使Mars 2020火星探测器实现着陆

期待下一个“尼尔•阿姆斯特朗”登陆火星: 使Mars 2020火星探测器实现着陆

美国国家航空航天局(NASA)火星2020探测任务(Mars 2020)将通过一个自动领航系统帮助引导探测器在火星上安全着陆。 版权:NASA /加利福尼亚理工学院喷气推进实验室(JPL-Caltech) 当第一名宇航员尼尔•阿姆斯特朗(Neil Armstrong)登陆月球时,“静海”(the Sea of Tranquility)抬头相逢的景色,并不是阿波罗11号登月计划的初衷。他们原本希望将登月舱“鹰”号(Eagle)送至一个几乎没有火山口、岩石和巨石的相对平坦的着陆地带。相反,Armstrong透过他那小小的三角形指挥员窗口,看到了一块巨石,这对登月舱来说是非常危险的。因此阿波罗11号的指挥官用机载电脑控制了登月舱的降落,驾驶“鹰”号飞跃巨石地带,降落到一个之后被称为“静海基地”(Tranquility Base)的着陆地点。(注:“静海基地”是Armstrong在登月之后为登月点起的名字) 位于加利福尼亚州帕萨迪纳的喷气推进实验室的Al Chen,是NASA 火星2020探测任务中探测器进入、下降和着陆负责人,表示:“在阿波罗11号之前就已经有机器人登月,但此前从未有一艘航天器在下降到月球表面时能够改变轨道以避开危险。” Chen和火星2020探测任务的同事们已经有了无需通过火眼金睛的宇航员坚持不懈的帮助而实现火星着陆的经验。但火星2020探测任务将面临NASA迄今为止最大的火星挑战。Jezero陨石坑是一个28英里宽(45公里)的凹坑,里面充满了陡峭的悬崖、沙丘、巨石场和小型撞击坑。任务团队明白,如果要尝试在Jezero陨石坑着陆,而且是在探测器搭载的有效载荷要比好奇号火星探测器多50%,而好奇号火星探测器是着陆在夏普山(Mount Sharp)附近一个适宜的地点的情况下,他们必须提高自己的水平。 Chen说:“我们需要的是一个像Neil Armstrong的宇航员登陆火星,我们可以利用地形相对导航(Terrain-Relative Navigation)系统。” 火星2020探测任务将面临火星史上最具挑战性的登陆。探测器将于2021年2月18日在Jezero陨石坑着陆,这是一个28英里宽(45公里)的广阔区域,充满了陡峭的悬崖、巨石场和其他可能威胁着陆的东西。一项被称为“地形相对导航”(TRN)的新技术将允许探测器自动规避危险。这是最接近宇航员驾驶航天器的情形,这项技术将有利于未来的机器人和人类探索火星。 火星 2020探测器上搭载的“地形相对导航”(TRN)是一种自动领航系统,能够在着陆过程中快速计算出探测器的位置,更重要的是可以计算出探测器将来降落在火星表面时的位置。探测器上搭载的电脑里储存了一张Jezero陨石坑内的风险地图,若计算出的着陆点被认为过于危险,TRN将通过指挥Mars 2020火星探测器的下降阶段使探测器飞到可实现的最安全的着陆点。 TRN系统由两部分组成 将阿波罗登月舱降落在月球上需要两名宇航员(Armstrong让Buzz Aldrin提供他们飞行轨迹的信息)。同样地,TRN实际上是由两个系统共同工作:着陆器视觉系统(Lander Vision System)和安全目标选择系统(Safe Target Selection system)。 Mars 2020火星探测器制导导航和控制子系统经理安德鲁•约翰逊(Andrew Johnson)表示:“TRN的前半部分是着陆器视觉系统系统(LVS),它决定了探测器在火星表面的位置。如果将LVS说得快一点,你就会明白为什么研究团队的非官方吉祥物是埃维斯•普里斯利(Elvis Presley)。” LVS的运行寿命总共25秒。它在约13000英尺(3960米)的高空开始运行,这就要求探测器上的摄像头在仍然依靠降落伞降落的情况下,快速地拍下一张又一张火星表面的照片。LVS每秒仔细检查一张图像,将每张图像分割成覆盖面积约为5000英尺(1520米)的正方形。 [rml_read_more] 加利福尼亚州死亡谷(Death Valley)的一次测试飞行中,一架空客直升机携带着陆器视觉系统(LVS)的工程模型,该系统助于指导NASA下一次火星任务在红色星球上的安全着陆。在飞行过程中,这架直升机(不是任务的一部分,仅用于测试)和两名机组人员进行了预先计划的一系列演习,而LVS则收集并分析了下方贫瘠山区的图像。 版权:NASA /JPL-Caltech 然而,与Neil Armstrong不同的是,LVS的实时分析并没有寻找特定的陨石坑边缘或山顶。相反,在每一个正方形或地标中,系统会寻找由悬崖、陨石坑、巨石场和山脉等表面特征所创造的独特的明暗对比模式。然后,它会将任何不常见的模式与内存中的地图进行比较。当它在粗糙地标匹配模式下找到5个地标匹配成功时,会获取另一幅图像并重复该过程。 在成功三次实现图像到地图的比较后,LVS进入到精细地标匹配模式。这时,该系统将地表分割成410英尺(125米)宽的正方形,扫描独特的图案模式并将其与地图进行比较。LVS要在仔细观察图像的一秒钟内找到至少20个匹配之处,但通常会找到更多,甚至多达150处匹配,以便生成更加精确的Mars 2020火星探测器轨迹图。 Johnson表示:“无论是在粗糙还是精细地标匹配模式中,每次在单幅图像中都会进行适当数量的匹配,LVS会实时更新探测器当时所在的位置。更新后的信息随即会被输入安全目标选择系统。” TRN系统的第二部分利用LVS的定位解算,计算探测器将在哪里着陆并与另一张机载地图进行比较。这幅地区图描绘了着陆区域内被认为适合着陆的区域,或者是有陨石坑、悬崖边、巨石或岩石场的区域。若标定的位置不适于着陆,安全目标选择系统可以改变探测器的终点,使其着陆点移动多达2000英尺(600米)。 通过测试模拟火星着陆 虽然安全目标选择系统操作可以在NASA喷气推进实验室范围内的计算机测试台上进行研究,但为了收集光学数据,研究小组需要走得更远:直至莫哈韦沙漠(Mojave Desert)和死亡谷(Death Valley.)。 在2019年4月和5月的三周时间内,LVS附着在直升机前部进行了17次飞行,拍摄并处理了凯尔索沙丘(Kelso Dunes)、墙洞(Hole-in-the-Wall)、熔岩管(Lava Tube)、恶水(Badwater)盆地、帕纳明特(Panamint)山谷和梅斯基特平沙丘(Mesquite Flat Sand Dunes )等与火星相似地形的一幅又一幅图像。 Johnson表示:“我们一次又一次地飞行,模仿探测器的下降曲线。每次飞行过程中都进行了多次模拟,每次模拟基本上都是模仿在火星上着陆的情况。” 总而言之,在测试飞行中进行了相当于659次的火星着陆。 Chen表示:“数据表明TRN是有效果的。这是一件好事,因为Jezero陨石坑正是我们科学家想要着陆的地方。如果没有TRN,探测器成功着陆在一个好位置的几率约为85%。而有了TRN,我们有信心使该几率上升到99%左右。” 但Chen也指出,登陆火星非常困难:任何太空机构向火星发射的所有任务探测器中,只有大约40%成功着陆。 Chen表示:“若想走得更远,我们必须回顾过去,在这方面谁比第一个更好?在阿波罗11号发射35年后的一次采访中,Neil Armstrong说道‘我认为我们非常努力地在做到不过度自信。因为一旦过于自信,就会有东西出现突然咬你一口。’” 考虑到这一点,2020火星探测任务TRN研究小组的工作要到2021年2月18日才会结束,即太平洋标准时间下午12点(美国东部时间下午3点)之后不久,届时他们的火星探测器将降落在Jezero陨石坑上。但这也只是一个开始:地形相关导航系统的自动精确制导可能被证实对人类安全登陆月球和火星而言至关重要。TRN还有助于在月球和火星或者在未来探索的其他星球上,提前于人类宇航员通过多次降落实现设备投放。 喷气推进实验室正在为位于华盛顿的NASA科学任务理事会建造“Mars 2020”火星探测器并将管理其运行。 若想在NASA 2020火星探测任务中向火星发送你的名字,可以在2019年9月30日前发送。请将你的名字加入名单,并点击以下链接领取前往火星的纪念登机牌:https://go.nasa.gov/Mars2020Pass 如欲了解更多有关2020火星探测任务的信息,请浏览以下网页:https://mars.nasa.gov/mars2020/ 来源:https://www.nasa.gov/feature/jpl/a-neil-armstrong-for-mars-landing-the-mars-2020-rover/