為將來的太空旅行鋪路，毅力號登陸火星，Mars Mission 2020

毅力號登陸火星啦！Mars Mission 2020

去年適逢火星衝，美國、中國和阿拉伯聯合大公國皆有火星探測計劃，今年2 月各火星任務陸續抵達。

火星探測車「毅力號Perseverance」在 2020 年 7 月 30 日從地球發射升空，經過六個多月的太空航行後，於 2021 年 2 月 18 日登陸火星。這次的火星 2020 任務 (Mars 2020 Mission) 將達成許多科學目標與新科技的測試，為人類未來的火星探索鋪路。

毅力號。

科學目標

在 2011 年發射的好奇號 (Curiosity) 火星任務中，科學家發現曾有液態水存在於遠古的火星上，同時也找到可供給微生物生命生存的營養與能源。而在火星 2020 任務中，毅力號將進一步地探測火星的地質與氣候、收集岩石與土壤樣本、以及尋找生命存在過的跡象與適居環境。這個任務有四個主要的科學目的：

尋找火星的適居性：辨識出過去支援微生物生存的環境。尋找生物標記：在那些適合居住的環境中，尋找過去可能的微生物生命跡象，尤其是在能儲存生命遺蹟的特殊岩石中。存取樣本：收集岩心和土壤樣本，並將其儲存在火星表面。為未來人類登陸做準備：測試能把二氧化碳轉化成氧氣的儀器。為了選擇最適合進行這些科學檢測的降落地點，科學家花了五年的時間研究，最後選出最佳著陸點「傑澤羅隕石坑」 (Jezero crater) 。

在先前的火星任務中，科學家曾在傑澤羅隕石坑裡發現了黏土 (黏土只在有水的情況下才能形成) 。再者，從隕石坑附近的地形來看，這裡過去有可能是個湖泊，古老的河水流入隕石坑形成三角洲，並且生成沉積物。這樣溼潤的地質，非常適合生命的演化與生長。因此，科學家認為這裡是毅力號最佳的降落地點。科學家將在湖床或湖岸沉積物中尋找生命的遺蹟，並且研究該區域的形成和演化過程。

傑澤羅隕石坑。在圖中可以明顯地看到隕石坑中古老的河道與三角洲。

科技的承傳與創新

毅力號延用了好奇號的車身設計與零件，並且加入新的科技，包括更能適應地形的輪胎、 可以收音的麥克風、鑽探巖芯與樣本儲存的儀器、和改良後的降落系統。毅力號的車身上更裝載了兩個非常重要的創新科技，一個是可以把火星大氣中的二氧化碳轉化為氧氣的儀器 MOXIE， 另一個是將首次在火星上飛行的直升機 。

MOXIE

火星大氣中的二氧化碳佔 96%， 氧氣只佔 0.13%，而火星 2020 任務中一個重要的科學目標，就是測試 MOXIE 把二氧化碳轉化為氧氣的功能 。 由 MOXIE 產生的氧氣可以供給航天員呼吸使用，也可以作為未來返回地球的火箭推動燃料。科學家估計由 MOXIE 產生的液態氧燃料，將可提供 75% 的推動力。

無人直升機

這架直升機體積小巧，重量只有 1.8 公斤。這是人類第一次嘗試在地球以外的星球操作飛行器。在火星上飛行主要有兩個環境因素需要克服： 第一，火星的大氣非常稀薄，密度只有地球大氣的 1 %，所以螺旋槳必須夠大、轉速必須夠快 (轉速約為地球直升機的 5-10 倍) ，才能產生足夠的上升力讓直升機飛起來。 第二，火星夜晚的溫度可能降至攝氏零下 90 度，因此直升機上很多零件的設計必須能對抗這樣的低溫。

在這次的火星飛行任務中，直升機有四個主要的測試目標：(1) 是否能隨著毅力號安全降落， (2) 能否成功脫離毅力號，安全部署在火星表面上，(3) 自動保溫系統是否可以運作，(4) 是否能夠透過太陽能板自動充電。若以上測試都成功，科學家們會接著在地球上遙控直升機，在30天內嘗試進行五次的飛行任務。

如果能順利完成所有的測試，那麼直升機將可以為人類提供有別於陸地漫遊車的高空視 角，並拍攝到高解析度的火星地貌。也能為將來不論機器人或是人類登陸火星後的飛行計劃打下基礎。

著陸系統(Entry, Descent, and Landing System，縮寫為EDLS)

火星 2020 任務使用了新的著陸系統，這個系統中運用了幾個新科技，使得宇宙飛船在進入火星大氣之後，可以更準確安全地到達著陸點。

首先，相較於先前的著陸系統，宇宙飛船可以更精確地決定開啟降落傘的時間。以往的降落傘都是儘量早點開啟，但新的著陸系統可以根據宇宙飛船在大氣中與著陸點的相對位置，決定降落傘需要早點開啟還是晚點開啟，這樣能讓宇宙飛船更加接近預計的著陸點。再者，宇宙飛船可以利用地形導航系統 (Terrain-Relative Navigation) 偵測地形地貌，讓宇宙飛船避開危險的地形，並且自動偵測導航到安全著陸的地 點。此外，除了宇宙飛船的減速傘殼 (aeroshell) 上裝有記錄器之外，毅力號上也有裝設相機和麥克風，可以把宇宙飛船的下降過程記錄下來。這樣的登陸系統若是成功，未來也可以使用在人類登陸月球或是火星的任務上面。

火星2020著陸系統(ThecruisestageandEDLS)從進入火星大氣到著陸的模擬路徑。

為將來的太空旅行鋪路

載著地球上的最新科技，毅力號得以在火星上尋找古代微生物的遺蹟，並測試人類未來登陸火星後的生存儀器。而美國太空總署 (NASA) 與歐洲太空總署 (ESA) 也正在考慮後續合作，他們將要發射另一艘宇宙飛船，把毅力號在火星上收集到的樣本送回地球。

「火星 2020 任務」是 NASA 登陸月球與火星的大型計劃中的一個子計劃，NASA 預計將於 2024 年再度送航天員上月球，並且接續在 2028 年開始在月球上建造可以維持航天員生活與工作的基地。這個大計劃名為 Artemis lunar exploration plans ，它的最終目的將會是人類太空史上的一大躍進──將航天員送上火星。

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