NASA 探測車「堅韌號」五年穿越火星超過 32 公里並成功採集 20 份岩石樣本

NASA的「毅力號」探測車自2021年2月著陸以來，已在火星表面行駛超過20英里（32公里），這一距離體現了任務的雄心與在另一個星球上操作一噸重車輛所需的工程挑戰。「毅力號」在傑澤羅隕石坑的地面上已經運行了五年，該隕石坑直徑為28英里（45公里），科學家相信這裡曾經有湖泊，由河道供水。選擇這個地點的原因在於，地球上古老的湖牀通常能夠保存生物特徵，使其成為火星任務中最具地質潛力的著陸區之一。

在過去的五年裡，該探測車穿越了隕石坑底部，攀登了古代河三角洲的殘留物，並推進到隕石坑的邊緣——這些地形要求NASA的噴氣推進實驗室（JPL）工程師仔細計劃每一次行駛，以避開可能損壞車輪的岩石和陡坡。「毅力號」配備了六個直徑為20.7英寸（52.5釐米）的鋁製車輪，設計用於應對火星的岩石表土，但數萬米駕駛的累積壓力是一個工程師持續監控的變數。 原始行駛距離僅展示了部分情況。

「毅力號」已經收集了超過20個岩石樣本，每個樣本密封在鈦管中，這是火星樣本回收計劃的一部分——這是一項NASA與歐洲太空總署的聯合努力，旨在將火星材料帶回地球進行實驗室分析。之前沒有機器任務能夠從火星返回樣本，而「毅力號」攜帶的密封管代表了科學家們距離這一目標最近的一次嘗試。該探測車配備了七個科學儀器，包括MOXIE（火星氧氣原位資源利用實驗），該儀器證明可以直接從火星大氣中的二氧化碳生產氧氣——這對未來載人任務的生命支持和火箭推進具有直接的相關性。

根據NASA的説法，MOXIE在其運行期間以足以支持宇航員約10分鐘的速度生產氧氣，這是一個謹慎但意義重大的概念證明。「毅力號」還攜帶了「創意號」直升機，該直升機在2024年1月完成了最後一次飛行，總飛行次數達到72次，遠超其最初的五次飛行演示任務。「創意號」的旋翼最終受損，導致該飛機永久停飛，但其數據擴展了工程師對於在地球大氣密度約為1%的環境中進行動力飛行的認知。

在火星上行駛20多英里並不等於在地球上行駛相同的距離。該探測車在每個火星日（sol）中的平均行駛距離遠低於1英里，這受到其放射性同位素熱電發電機（RTG）提供的電力以及自主避障所需的處理時間的限制。「毅力號」使用一種稱為AutoNav的系統，讓其能夠在不等待地球指令的情況下駕駛——這在兩個星球之間的單程信號延遲為5至20分鐘的情況下是必要的。為了讓人瞭解深空電力系統的挑戰，針對太空應用的放射性電池的持續研究顯示，緊湊的核能源對於長時間的行星任務是多麼重要。

「毅力號」的多任務放射性同位素熱電發電機在任務開始時產生約110瓦的電力，隨著鈽-238燃料的衰減，這一數值會逐漸下降——這一限制影響著日常操作的每個方面。該探測車的累積里程是通過車輪編碼器數據與視覺里程計交叉參考進行跟蹤的，這是一種比較連續相機圖像以估算實際地面位移並校正鬆散材料上車輪滑動的技術。 「火星樣本回收」計劃及未來的道路。「毅力號」當前的首要任務是繼續在火星表面指定的“倉庫”中放置樣本管，確保在探測車無法將它們直接送到未來的回收著陸器時仍有冗餘可用。

NASA的火星樣本回收架構面臨預算壓力和時間表修訂，該機構承認將樣本送回地球的時間表仍在變動中。「毅力號」的設計初衷是執行為期一年的主要任務——大約687個地球日——但與其前任「好奇號」和「機會號」一樣，只要其電源和關鍵硬件正常運作，預計將超過這一基線。隨著每年電力輸出下降約1至2瓦，該探測車的操作窗口是有限的，這使得每一公里的行駛都充滿了緊迫感。