【太平洋汽車網(wǎng) 文化頻道】還記得咱們美女主持女王大人不（不造的點這里）？最近筆者發(fā)現(xiàn)女王大人竟然還是位科普愛好者，她竟然把筆者丟在辦公桌上的某期介紹玉兔號月球車的內(nèi)容全看完了！回想起來，在PCauto，大家能看到形形色色的車，轎車、跑車、敞篷車、SUV、MPV、甚至中巴啥的都有�？蛇@些車再怎么特殊也好，哪怕身價上千萬元，還是曾經(jīng)號稱來自外星設(shè)計的蘭博基尼，它們的輪子永遠都是接著地球的表面。

　　于是這次我們打破常規(guī)，進行一系列特別策劃，聊聊那些游走在外星球上的車子吧。好歹也讓筆者訂閱了幾年的那些《科學世界》、《環(huán)球科學》什么的沒有白看，希望有志之士會喜歡！

● 為何選擇好奇號為第一期內(nèi)容？

　　最讓中國人自豪的目前當然是玉兔號月球車，筆者自然也考慮過聊聊這款“外星車”。不過考慮到玉兔號前段時間各大媒體已經(jīng)競相報道，再來老生常談也沒什么意思了，還不如過段時間，等玉兔號有更多的科考進展后再來回頭聊聊。

　　而美國NASA研發(fā)的好奇號火星車是目前人類制造過最先進、體積和質(zhì)量都是最大的地外車輛，選擇好奇號作為本次內(nèi)容無疑是最合適的。

● 為何要去探索火星？地球真的那么危險么？

　　畢竟這是汽車網(wǎng)不是科普網(wǎng)，跟大家說好奇號的任務(wù)是去檢測火星上有機碳化合物的情況、或是界定火星表面來自銀河輻射、深空輻射、太陽質(zhì)子風暴還是高能次級中子什么的肯定也只會讓大家打個呵欠點個右上角的叉而已。我們就先來談?wù)勌剿骰鹦堑囊饬x好了。

　　中國的玉兔號也好、美國的好奇號也好，這些都是凝聚了人類智慧結(jié)晶、并且耗資龐大的科研工程。肯定很多人會說，“那么多人飯都吃不飽，還花這么多錢搞科研干什么？”。曾經(jīng)有位修女寫過一封質(zhì)問美國NASA太空總署為何要花錢搞探索宇宙，NASA的人員苦口婆心回復(fù)了很多，這里不長篇大論了，大家百度都能搜到。但可以提一下NASA那位回信的人指出的一個例子：當年研究顯微鏡的人也被人質(zhì)疑為何花錢搞科研而不去救治求人，但最后顯微鏡的發(fā)明推進了醫(yī)學的發(fā)展，救治了更多的病人。

　　而火星是太陽系中物理結(jié)構(gòu)與地球相似程度僅次于金星的行星�？紤]到金星是個地表平均溫度超過400℃、滿布巖漿、成日下著硫酸雨的人間地獄，火星可以說才是最接近地球的行星了�；鹦堑能壍捞幱谔�陽系宜居帶的外側(cè)，簡單來說，如果火星的大氣成分和地球類似的話，它將完全適合人類生存，最多就是氣候寒冷一些而已。

　　當然許多因素導(dǎo)致火星還是遠沒地球那么怡人。它的質(zhì)量始終太小，只有地球的10.7%，地表重力只有地球的38%，因此從誕生到現(xiàn)在，火星地表失去了大量的水和氣體，使得火星地表干燥、空氣稀薄。過于稀薄的大氣使得其氣壓甚至低于阿姆斯特朗極限，因此即使火星大氣和地球大氣成分相同，人一樣無法生存（沸點低于37℃，身體內(nèi)的血液會立刻沸騰）�；鹦沁�沒有磁場，因此帶電粒子形成的射線更容易進入火星地表，對生命體造成損害。

　　但火星還是擁有無限的潛能，火星有著與地球相近的自轉(zhuǎn)軸偏移角度和幾乎相同的自轉(zhuǎn)時間，使得其日月和四季都和地球一般分明。且目前探索火星的證據(jù)幾乎都認為火星曾經(jīng)肯定擁有湖泊甚至海洋，其環(huán)境曾經(jīng)適合生命生存。即使現(xiàn)在，火星上地表下肯定也潛藏著不少水分，而水是生命必不可少的成分，是在月球上幾乎不存在的物質(zhì)。因此甚至有可能在如今的火星表面還存在著微生物一類的原始生命。

　　如果有朝一日人類選擇在地球以外的地方生活，那么火星肯定是最適合的地方�；鹦堑乇淼墓庹諚l件、資源成分足以支撐在火星上建立封閉的循環(huán)生態(tài)生活圈。長久來看，當技術(shù)足夠發(fā)達的時候，甚至有可能將火星改造成接近地球表面，使得人類完全可以在火星大氣下生活！不要覺得這是遙不可及的夢，幾百年前的人類一樣覺得飛翔是不可思議的，幾百年后在火星生存絕非只是停留在科幻層面，而是事實！

　　而且，其實地球還真是挺危險的。無止境膨脹的人口、環(huán)境的不斷惡化、隨時可能爆發(fā)的核戰(zhàn)爭、各種瘟疫疾病、還有虎視眈眈的小行星們……誰也不敢說《2012》里的事情一定不會發(fā)生，尋找多一個地外家園對人類的延續(xù)怎么說也不會是壞事。

● 好奇號的基本任務(wù)：尋找生命存在的證據(jù)

　　簡單來說，好奇號的任務(wù)就是尋找火星存在生命的證據(jù)。稍微說具體一點，那就是尋找火星上的有機物。好奇號任務(wù)的全稱為“火星科學實驗室（Mars Science Laboratory，簡稱MSL）”。它將通過分析火星地表巖石的樣本等手段，尋找火星上存在有機物的證據(jù)。

● 就算在火星找到了生命存在的證據(jù)又能怎么樣？

　　找到了生命，或者至少找到火星曾經(jīng)存在過生命的證據(jù)，就說明火星至少曾經(jīng)是一個很適宜生命生存的星球。讓移民火星的終極夢想變得更為可信。同時火星如果能存在生命，也間接證實了生命的存在是普遍的，那無數(shù)顆系外行星中存在生命的可能性也將大幅提高。

● 詳說好奇號火星車：大小與轎車相仿

　　再說下去可能要別說跑題了，咱們來說回好奇號火星車本體吧。咱們就從傳統(tǒng)汽車評測開始，它的長、寬、高分別為2900mm、2700mm、2200mm�？刹恍×�，跟一款小型汽車的大小已經(jīng)不相上下。899kg的滿載質(zhì)量（火星的重力是地球的38%，所以在火星上其重量就是342kg）也和一輛小車差不多了，這其中包括了80kg的科學器材載重。

● 詳說好奇號火星車：六輪全時驅(qū)動 360°全方位轉(zhuǎn)向 真正的越野車！

　　好奇號的六個大輪子是最能體現(xiàn)它是一輛“車”的特征了。六個輪子均采用陽極電鍍鋁制成，直徑為20英寸（50厘米）。輪子一部分有較大的開孔，以保證塵土的排出。同時每個輪子都具有驅(qū)動力，可謂是六輪全時驅(qū)動！而前后兩組輪子都可以進行360°全方位旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向能力更是無與倫比。

　　好奇號采用的是一種稱之為“遙臂-轉(zhuǎn)向架（rocker-bogie）”式的懸架系統(tǒng)，沒聽說過吧？這種專門為六個輪子設(shè)計的懸掛系統(tǒng)能很好的保證六輪都能實時附著地面。同時還有65厘米的最小離地間隙，就越野性來說可比一般SUV屌多了。超強的越野性能保證能在火星凹凸不平的地面行駛無阻。但受限于動力系統(tǒng)，最大爬坡角度只有12.5°。好在重心夠低，傾斜角度50°之內(nèi)都能保證不翻倒，而車載IMU系統(tǒng)會保證好奇號的傾斜角度不超過30°。

　　好奇的最高速度為90m/h，對，是90米不是90公里。別嫌慢，這可是火星科考車，不是拉力賽車。每移動1米的距離，NASA的專家都要細心研究。實際上它的平均速度甚至只有30m/h�？紤]到好奇號頭兩年的預(yù)計行走距離是19公里，這個速度已經(jīng)足夠快了。

● 詳說好奇號火星車：動力——核能！

　　地球上的車子，用汽油的、柴油的、天然氣的、電動的、燃料電池的……但是都沒見過用核動力的吧！好奇號搭載有一枚由美國能源署提供的钚238（plutonium-238）放射性同位素原料。钚238是一種強力的α射線源，即可以釋放出氦核射線的放射性物質(zhì)。一個钚238釋放出一個氦核（兩個中子和兩個質(zhì)子）以及5.6MeV能量后，就會衰變?yōu)橐粋�鈾234。钚238的半衰期為87.7年，就是說1克钚238在87.7年后才有0.5克衰變成鈾234，所以是挺危險的放射性材料。

　　不過由于持續(xù)衰變，钚238會產(chǎn)生熱能，1克钚238能持續(xù)產(chǎn)生約0.5瓦的能量。好奇號搭載有4.8kg钚238，因此可以持續(xù)產(chǎn)生約2000瓦（2kW）的熱能，并且在14年后還能有80%的能量輸出。這個能量遠高于太陽能電池板提供的能量，跟一輛小摩托車的發(fā)動機功率相當了，適合用于巨大的好奇號火星車。

　　當然，光有熱能還不夠。波音公司與愛達荷國家實驗室共同研發(fā)了一種叫多任務(wù)放射性同位素熱電轉(zhuǎn)換器（Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator，簡稱MMRTG）的裝置，可將這塊核燃料2kW的熱能轉(zhuǎn)換成125瓦的電能，剩余的熱能可用于加熱車載設(shè)備。其一天的總發(fā)電量可達2.5kWh，相比起來，老一代的火星車采用的太陽能電池板一天只能產(chǎn)生0.58kWh的電能。

　　當然區(qū)區(qū)125瓦的瞬時功率驅(qū)動一輛接近1噸的好奇號，即使在火星的重力下也依然困難。因此好奇還搭載有兩枚容量為4.2萬毫安時的鋰離子電池，兩枚鋰離子電池可利用MMRTG產(chǎn)生的電能充電，并且在短時間能輸出更大的峰值功率，以提供給好奇號的實驗設(shè)備以及行走時使用。

● 詳說好奇號火星車：車載電腦系統(tǒng)配置在10年前還是很強的

　　作為無人遙控可靠外星車，好奇號的車載電腦必須足夠全面。好奇號的車載電腦系統(tǒng)稱為RCE（Rover Computer Element），一共有兩臺。每一臺RCE具備256K EEPROM（電子可擦寫可編程只讀存儲器）、256M DRAM運行內(nèi)存以及2G閃存型存儲器。聽起來一點都不給力，甚至還不如現(xiàn)在主流手機強。不過，所有存儲設(shè)備都進行過防輻射加固，以保證在外太空高能輻射的襲擊下依然能正常運行，這是一般存儲設(shè)備所不能比擬的。

　　RCE的CPU稱為RAD750，指令數(shù)性能是400MIPS。比起老一代火星車的35MIPS強了許多，但與如今大部分電子設(shè)備相比還是很一般（現(xiàn)在的手機超過2000MIPS都不是啥問題）。還是前面所說的道理，好奇號的車載電腦需要的不是極高的性能，而是能在外太空環(huán)境下工作的極強可靠性。真正需要負責計算的，是NASA老巢里那一堆超級計算機。當然硬件配置低還有另一個原因：好奇號的設(shè)計年份在2004年，以2004年的標準來說，RCE的電腦配置也算高了。

　　值得一提的是，由于好奇號RCE存儲設(shè)備容量相當有限，因此在從地球前往火星軌道直到降落在火星表面的過程中，RCE只安裝了太空巡航以及大氣層降落時所需的指令軟件。成功降落火星地表后，RCE就刪除了存儲設(shè)備中原有的軟件，隨后安裝上完整的地表任務(wù)操作軟件。

● 詳說好奇號火星車：遙遠的通訊

　　好奇號的“司機”身處遙遠而危險的地球，因此NASA與好奇號的通信尤為重要。為此，NASA為好奇號準備了兩種通訊網(wǎng)絡(luò)。第一種稱之為X-band微波通訊網(wǎng)絡(luò)。X-band是一種頻率為7.0-11.2GHz，波長為3.75-2.5cm之間的電磁波。好奇號上有一個專門用來與地球進行直接聯(lián)系的X-band天線。然而，由于地球與火星距離相隔遙遠，通常會有約0.5-1.5個天文單位的變化，因此即使是宇宙最快速度的電磁波往返于地球與火星間的一次通信延遲也達到8分鐘-超過20分鐘不等，平均通訊延遲為14分6秒。

　　通訊延遲還是小事，數(shù)據(jù)傳輸速度才是最大的問題。好奇號功率孱弱的天線只能達到32kbit/s（4kbytes/s）的傳輸速率，比遠古時代的“貓”速度還慢。這個速率傳輸一張1M的照片都要超過4分鐘。因此NASA還為好奇號準備了一個UHF收發(fā)器，它可以通過UHF中繼網(wǎng)絡(luò)，將數(shù)據(jù)發(fā)送到環(huán)繞火星軌道的奧德賽、火星偵察者、火星快遞三臺軌道衛(wèi)星，使最高傳輸速率達到2Mbit/s（256kbytes/s）。

　　不過火星軌道衛(wèi)星一天只能與好奇號通信幾分鐘，因此大部分時候還得依賴好奇號自身的X-band天線直接與地球進行龜速通信。另外，無論是X-band還是UHF中繼網(wǎng)絡(luò)，最終與地球的深空網(wǎng)絡(luò)（Deep Space Network）通信的還是通過X-band頻段。因為軌道衛(wèi)星搭載有功率強大得多的通信設(shè)備，因此才能實現(xiàn)比好奇號本身快得多的通信速率。

● 詳說好奇號火星車：搭載數(shù)量眾多的科學儀器

　　好奇號所搭載的各項科學儀器在數(shù)量和質(zhì)量上都達到了外星球地表探測器之最，無愧于MSL火星科學實驗室的稱號——好奇號就是一個可移動的實驗室。下面我們來看看這些科學設(shè)備：

　　SAM是好奇號最重最大的設(shè)備，達40kg，也是最重要的設(shè)備。它可以將機械臂末端采集的火星土壤樣本送入SAM內(nèi)，并加熱到700-800℃，用氣相色譜儀等一起分析加熱樣本所產(chǎn)生的氣體，從而測定樣本中有機物的種類和含量。ChemCam可以通過發(fā)射激光來加熱樣本然后分析樣本產(chǎn)生光線的波長，從而確定樣本的礦物組成。同時ChemCam還可以在7米外仔細觀察火星巖石。這一切，都可以幫助人類更加了解火星的點點滴滴。

● 好奇號的太空之旅

　　如果有耐心看到這里，相信大家對好奇號火星車已經(jīng)有相對全面的了解了�，F(xiàn)在不妨說說好奇號的冒險故事吧！

　　2011年11月26日，美國東部時間上午10點02分，位于美國卡納維拉爾空軍基地41號太空發(fā)射場的宇宙神-5號火箭搭載著MSL，成功發(fā)射升空。此時，地球離火星的距離為1.37天文單位，即2.05億公里。在發(fā)射數(shù)小時后，宇宙神-5號的二級火箭就將MSL巡航器組件推離繞地球軌道，進入接近火星的軌道。之所以沒有選擇離火星距離最近的時候發(fā)射，是因為地球與火星有相對速度差，很大程度上，MSL是被地球“拋射”到火星去的。

　　8個多月后的2012年8月份，MSL在經(jīng)過四次軌道修正后（總共只有6次軌道修正的機會），終于抵到火星上空。2012年8月6日，最驚心動魄的“恐怖7分鐘”到來，在MSL整個著陸裝置進入火星大氣層后，通訊延遲與大氣電離效應(yīng)使得MSL將有7分鐘時間無法與地球獲得聯(lián)系，在此期間MSL的著陸過程完全依然自身電腦操作。對于NASA來說，這7分鐘后，要么迎來的是MSL墜毀的消息，要么就是MSL的好奇號成功著陸的好消息。

　　當然許久以前的事兒，現(xiàn)在劇透也無所謂了：國際標準時間凌晨5點17分，好奇號成功降落在火星表面，降落過程非常完美！最終降落地點位于一個稱之為蓋爾隕坑的地方，與原定降落范圍的中心僅差2.4公里。接下來好奇號便開始為期1個火星年（約2個地球年）的探索任務(wù)。

● 好奇號的火星之旅

　　蓋爾隕坑（Gale Crater）在火星靠西北的位置，據(jù)推測是35-38億年前因隕石撞擊而形成的直徑達154公里的隕石坑。隕坑中央突起的山峰叫做夏普山（Mount Sharp，又名艾奧利斯山），山峰與山谷的高度差達5.5公里，可謂相當雄偉。據(jù)認為，億萬年前，這個隕石坑很可能曾經(jīng)有水流經(jīng)過、甚至形成過湖泊，因此這里是尋找火星生命蹤跡的最佳地域之一。好奇號接下來都在隕坑峽谷內(nèi)以及夏普山山腳開啟它的冒險之旅。

　　如果大家關(guān)注過NASA什么的微博，看過好奇號的日志，相信對好奇號的旅行都會有這樣的感覺：走一走、停一停、鉆個洞。實際上，鉆洞來獲取火星土壤以及巖石的樣本，正是好奇號的工作內(nèi)容。

　　截止至2014年9月17日，好奇號已經(jīng)從著陸地點，經(jīng)過7.1公里的“漫長”路程，來到了夏普山的山腳下。期間，好奇號在途經(jīng)的地面和巖石中鉆了數(shù)之不盡的洞，還升級了操作軟件，火星地面上一條條孤寂的輪印見證了好奇號的征途。最近，好奇號的輪子甚至出現(xiàn)了一些破洞，這讓NASA的工作人員更要小心讓好奇號躲避障礙物�？梢灶A(yù)見的是，好奇號的旅行時間肯定遠不止最初預(yù)定的2個地球年，其MMRTG電池14年的工作時間能讓好奇號超期服役很久，繼續(xù)在這個異星上旅行下去……

● 好奇號的發(fā)現(xiàn)

曾經(jīng)存在更濃密大氣的證據(jù)

　　火星目前大氣非常稀薄，氣壓極低。即使假設(shè)火星大氣氣體成分與地球相同，但低于阿姆斯特朗極限的氣壓仍會使得人無法生存在火星大氣下，也是火星不適宜生命生存的因素。然而好奇號通過對大氣中的氬的放射性同位素的研究，得出火星在過去很長時間中失去了大量氣體的證據(jù)。也就是說火星大氣曾經(jīng)與現(xiàn)在完全不同，要濃密許多，肯定也就比如今更適宜生命生存。

曾經(jīng)有過流水的決定性證據(jù)

　　2012年9月27日，好奇號的一項發(fā)現(xiàn)非常鼓舞人心。好奇號在一個被稱為Rocknest地區(qū)的位置，發(fā)現(xiàn)了數(shù)量眾多的礫石。礫石是被流水沖刷后形成的巖石，因此這里基本可以確定曾經(jīng)有水流經(jīng)過，而且應(yīng)該是一個河床。在之后的探索中，好奇號還發(fā)現(xiàn)了有微量水分的巖石樣本，以及一些本身就被水化的礦石。如此之多的證據(jù)，使得火星上曾經(jīng)存在大量液態(tài)水的理論基本上變成確鑿無誤的事實了。有過溫暖濃密的大氣、有過大量的液態(tài)水，火星存在生命的可能性進一步提高。

火星至少曾經(jīng)是適宜生命存在的

　　好奇號在火星的巖石中除了水，還發(fā)現(xiàn)了二氧化碳、二氧化硫、氫化硫、氯甲烷、二氯甲烷等較為復(fù)雜、且跟生命活動都息息相關(guān)的分子�；鹦窃�經(jīng)或者現(xiàn)在是否存在生命？目前還沒法下定論，但如果說“火星過去的環(huán)境適合生命存在”這絕對是一個真命題。好奇號帶來了越來越多的好消息，而再未來的火星征途中，相信好奇號還會有更多讓人驚喜的發(fā)現(xiàn)。

● 好奇號的繼任者

　　在好奇號仍在火星上努力工作的同時，NASA也在研發(fā)下一代火星車。新一代火星車預(yù)計將在2018年發(fā)射升空，2020年抵達火星。這一次，好奇號的繼任者將搜索火星存在生命的直接證據(jù)。且讓我們拭目以待，希望屆時我們還能為大家一覽這新一代的火星車！

● 結(jié)語

　　或許有人會認為，汽車網(wǎng)站如此大篇幅的介紹一輛似乎與常人不相干的火星車有點太偏門了。筆者卻覺得不然——車，是一個在人類歷史上存在了極為漫長時間的概念。從遠古的馬車，到機械動力開始主宰時代的汽車，再到當今最先進的，奔走于遙遠異星上的火星車。車見證著人類歷史的進步與文明的變遷，其含義絕不僅僅只是普通的載人工具。

　　這篇文章，實則是借助“車”這一概念為契機，將目光轉(zhuǎn)移到了最前沿的火星車。如果大家能有耐心看到最后，筆者將表示非常欣慰。在這個浮躁的年代，愿意靜下心來關(guān)心前沿科學的人已越來越少。希望借助此文，我們能喚來更多有著同樣興趣的愛好者，讓“車”這一話題不再單薄、片面。