好奇号|“好奇号”火星车在火星发现“尘魔”,科学家:令人印象深刻
在深空探测中 , 测控数传通信系统是航天器/探测器的重要组成部分 , 该系统的先进性与可靠性将 直接关系到整个深空探测任务的成败 。 因为如果你不把探测数据传回来 , 那么整个航天任务就没有任何意义了!
那么火星车是如何传回数据的呢?火星车测控数传通信系统的工作模式主要包括两种:火星车地面站(直接对地模式) , 火星 车轨道器地面站(中继传输模式) 。
如果是第二种模式的话 , 一般情况下 , 在一天之内 , 火星车与轨道器的可视时间只有短短的十几分钟 , 而火星探测器的着陆区不同 , 则每天可传回深空站的数据量也会有所差异 。
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以好奇号火星车为例 , 好奇号位于盖尔撞击坑、盖尔陨石坑(Gale)是火星上邻近埃律西昂平原的低地边缘 , 坐标5.4°S 137.8°E的大撞击坑 。 它的直径154公里 , 并且已存在了约35至38亿年之久 。 这个坑的名字来自澳洲天文学家华特·弗雷德里克·盖尔(Walter Frederick Gale) , 他于19世纪后期观测火星 , 并且描述火星存在着沟纹 。
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好奇号共配备了17台相机 , 车体前面板和后面板各有一对避险照相机 。 这种照相机只能拍摄黑白照片 , 它们的特点是视角大(120°) , 视线低(能拍到的高度只有3m) , 能协同主计算机工作并合成三维立体照片 , 让好奇号在行驶和移动机械臂时能及时发现并躲开障碍物 。
桅杆上有四台导航照相机也是只能拍黑白照片 , 好奇号上还有2台桅杆主照相机(Mastcam)能够拍摄彩色照片 , 除此之外 , 好奇号机械臂上的透镜显微成像仪(MAHLI)和底盘上的降落俯拍成像仪(MARDI) , 也能拍摄彩色照片 。
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NASA部署在火星轨道上的3颗卫星中的一颗会掠过好奇号上空 , 好奇号便会将数据传送给卫星 , 然后通过卫星传送回地球 。 但每次数据传输窗口只有8分钟 , 能够传输不超过250M的数据 , 而在数据传回之后 , 科学家还要经过一系列的图像处理、研究等等 。
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好奇号团队一直在拍摄火星景观图 , 关注风的活动 。 近日 , 美国宇航局(NASA)在对 "好奇号 "漫游车捕捉到了“尘魔”漩涡 , 发现了一个“尘魔”在火星干燥的地表上“巡游” 。 当温度不正常产生涡流时 , “尘魔”就会出现 , 这和地球上的情况很相似 。
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尘魔并不是什么生物 , 而是一种柱状的垂直旋转气流 , 因此和龙卷风很像 。 当缺乏对流的沙地照光加热 , 近地表的空气开始升温 , 但受到上层较冷较稳定的空气阻挡而停留地表 , 不过当有风等扰动(风切) , 或是某点升温较快时 , 温暖空气便突破限制开始上升、旋转 , 然后吸入更多周围地表空气 , 且因角动量守恒而风速开始增加 , 进而卷起沙尘 。 就被称为“尘魔” 。
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火星尘魔的形成和地球也差不多 , 火星也是存在着季节变化的 , 火星上出于夏天的时候 , 盖尔陨石坑正在经历它的“多风季节” 。
【好奇号|“好奇号”火星车在火星发现“尘魔”,科学家:令人印象深刻】盖尔陨石坑的表面正在升温——这种升温从初春一直持续到火星的仲夏 。 当表面温度足够高时 , 就会产生对流 , 进而形成漩涡 , 这些漩涡由快速的风围绕着低压核心旋转——与地球上的情况类似 。
火星是一颗质量较大拥有稀薄大气层的行星 , 表面大部分是红色氧化铁的尘土和石块覆盖的沙漠 , 火星上经常刮起沙尘暴风 , 规模 之大远远超过地球上的台风 。 风暴速度可以达到200KM/h , 1996年 , 地球上澳洲的一个气象站在台风过境时测到了408km/h的最高速度 , 火星风暴光论风力没那么可怕 , 因为火星大气太稀薄 , 这个大风的真正杀伤力只有地球上的四级风 , 不会吹翻地面上的航天器也不会飞沙走石一片漆黑 。
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不过火星风暴威力在于放电 , 许多想要软着陆于火星的探测器就是被火星风暴给毁灭了 , 苏联火星3号探测器的着陆部分在1971年抵达火星表面 , 不幸正好赶上一场特大沙暴 , 虽然成功着陆 , 但是14.5秒后两个信道就同时失联 。 就是被火星风暴放的电给毁了!
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这种激起了由地面上扬起灰尘的强风形成的漩涡 , 正好被“好奇号”捕捉到了 。 NASA还没有确认尘暴的大小 , 因为距离太远 , 无法进行精确测量 , 但是“好奇号”捕捉到的图像显示部分尘暴达到了12英里高 。 好奇号在捕捉“尘魔”漩涡时需要在一段时间内拍摄多张图像 。 研究人员正在研究漩涡的形成、大小、方向和持续时间 。
大气科学家Claire Newman表示: “但这个尘魔给人留下了深刻的印象 , --如果你仔细看! --即使在原始图像中 , 你也能看到它在向右移动 , 在暗坡和亮坡的边界处 , ”
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尘魔作为尘暴的一种 , 好奇号的研究将进一步促进对火星的了解 。 尘暴的形成与空气稀薄、地形、公转轨道有关 。 目前的一些理论还不能很好地解释尘暴 的发生机理和规模 , 更无法预测火星尘暴发生的时刻、持续的时间和规模 。
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