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NASA在火山區演練探索火星:為登火星做準備

2016-12-16 10:12:52來源:xinqigu.com作者:新奇谷
導讀: 從地球人的角度來看,火星上的景觀給人一種超現實的感受。地面扭曲成繩狀的線圈、漣漪狀的波紋以及鋸齒狀的尖刺,含硫氣體從地面上的孔洞中滾滾涌出。在微弱的陽光照射下,透過起伏的迷霧,可以看到火山玻璃閃爍的碎片。


? ? ?2名宇航員正在這種崎嶇的地形中艱難行進,他們的背上和手上都帶著沉重的科學儀器,正在尋找特殊的巖石,這些巖石或許能夠告訴我們火星上是否存在生命。在幾公里外的臨時任務控制室,達琳·利姆(Darlene Lim)正在查看現場視頻。這位美國宇航局(NASA)的地質生物學家已經策劃了這次任務好幾個月。


? ? ?利姆邊聽著現場探險宇航員與他們“大本營”中同事之間喋喋不休的對話,邊看著他們將“星際迷航式”手持式光譜儀對著巖石進行掃描。有關巖石成分的數據源源不斷地出現在利姆的電腦屏幕上。利姆屏住呼吸稱:“這是超級可怕的!”猛然記起記者還在聽著電話,她自嘲地笑著說“的確如此”。

? ? ?這個場景當然不是真正的火星,對其進行探索的也不是真正的宇航員。但是對夏威夷群島大島上的Mauna Ulu火山進行探測,可能是美國宇航局前往火星執行探險任務前的地球預演。盡管美國宇航局已經花費數十億美元資金和無數精力嘗試將人類送入太空。但他們往往事后才會得到教訓,利姆希望改變這種情況。

? ? ?利姆說:“你希望將人類送到遠離地球的太空中,并確保人類能在那里活下來。盡管已經做了很多實驗,但科學與想象依然存在差距。當我們前往火星這樣的地方時,盡管我們已經發射探測器對其進行了相當多的了解,但我們依然需要依據科學設計這些任務?!?/p>

? ? ?除了太空服,Mauna Ulu火山稀薄少氧的空氣,也是利姆能夠找到的模仿火星環境的理想場所。這里的環境與火星地形非常相似,科學家們認為火星當前地貌已經形成數十億年,當時火星大氣層比現在更厚,火山活動也非?;钴S?!坝詈絾T”用于收集巖石樣本的儀器是正為執行真正太空任務開發的工具,沉重的背包中裝著曾被送上月球的光譜儀。宇航員在野外停留的時間有限,等同于宇航員在太空船外停留的平均時間——每天四小時。他們與“任務控制室”的通訊時間也會延遲5到15分鐘,這是為模仿火星和地球之間信號傳輸延遲時間。


為登火星做準備:看NASA在火山區演練探索火星

? ? ?與美國宇航局進行的其他模擬任務不同,那些模擬通常在安全熟悉的地形測試裝備或行動設計方案,而利姆及其團隊正探索他們前所未見的地方。利姆等人正收集的巖石并非用于練習,而是用于研究。這些樣本將被仔細分析,以便理解巖石類型與生活在其內部的微生物之間的關系。將來,科學家們希望他們的發現能幫助宇航員搜尋火星上過去存在的生命或現存生命。


? ? ?美國宇航局已經設定目標,計劃在2030年左右將人類送上火星。盡管按照當前的進展,這個計劃很難在預定期限內實現。當利姆團隊前往夏威夷進行模擬實驗6周前,美國太空探索技術公司SpaceX創始人伊隆·馬斯克(Elon Musk)公布了他的殖民火星計劃,包括強大的火箭和太空船。在美國宇航局位于加州的艾姆斯研究中心討論這個計劃時,工程師阿曼達·庫克(Amanda Cook)大搖其頭,認為其不太可能于近期實現。

? ? ?利姆等人的模擬實驗名為BASALT,即Biologic Analog Science Associated with Lava Terrains的縮寫,意為與熔巖地形相關的生物科學模擬。同時,BASALT也是某種火山巖石的名字。機器人、衛星以及太空望遠鏡已經產生開拓性、獲得諾貝爾獎的科學,它們不需要食物、氧氣或返回地球。如果美國宇航局將人類送上火星,它肯定需要獲得與花費相當、值得冒險的發現。

? ? ?在阿波羅項目中,科學目標是次要的,將人類送上月球純粹是技術挑戰,大多數宇航員都有軍隊背景,而非來自研究領域。盡管宇航員同樣獲得地質方面的訓練,但著陸點的選擇是基于此前對月球表面的調查確定的,巖石樣本的采集相當隨意。隨后在國際空間站上的研究取得的重要發現很少,這也是受低地軌道安全性所限,這里的每個細節都受到地球上主要研究人員的監控。


? ? ?而在火星上,宇航員面臨的危險更為緊迫,來自地球的幫助需要依賴虛弱,有時候甚至會中斷的通訊聯系。這就是BASALT當前選擇的試驗場所,這里的大部分環境都是通過衛星圖片了解的。利姆希望確保任務中存在未知因素。她解釋稱:“美國宇航局有許多自動化遺產??梢岳斫獾氖?,該機構總是更喜歡最小化不可預知的潛在因素。而我們想要弄清楚影響人類探索的各種因素,包括未知因素?!?/p>

? ? ?抱著這個目標,利姆從各個領域招募專家,幫助她完成火星模擬任務。像庫克這樣的工程師正在制造科學儀器,它們可被放在宇航員背包中或拿在手上。計算機程序員則可開發通信軟件,以便宇航員與控制中心聯系。地質學家則可迅速給出分析,包括巖石類別以及優先采集哪些樣本等。利姆的團隊甚至包括一名人種學者,他的工作就是分析團隊成員之間的互動,以找出他們合作的最佳方式。


? ? ?對于未來前往火星執行任務的宇航員來說,這些都是必要的準備。屆時,他們需要在狹窄的、無法逃避的空間中共同度過數月時間。行星學家里克·艾爾菲克(Rick Elphic)在艾姆斯研究中心的會議上說,利姆的任務規劃并不吸引人。但是如果你不去嘗試,你就無法設計出科學有效的任務。

? ? 1個半月后,艾爾菲克及其同事卡拉·比頓(Kara Beaton)來到夏威夷火山的山腰處,以確定所有的準備工作是否完成??茖W家們的工作偶爾會中斷,但這是好事。最好現在就能發現通訊工具的問題,或對計劃進行重新制定。這是模擬任務的第八天,也是宇航員們在野外特定地點探險第二天。這些宇航員要求返回黑色和紅色巖石區,因為他們此前1天沒有足夠時間完全探索這里。探索這些地方耗費的時間總是比預計更多,有時候任務控制中心的地質學家需要加入自己的判斷。


? ? ?籠罩住整個火山的霧氣開始消退,露出險惡的地形。BASALT團隊的大多數成員手掌和膝蓋都有巖石劃傷,科學家們對隱藏的熔巖管需要保持警惕。脆弱的地殼很可能因為某人的重量而崩塌,導致他們掉入下面的熔巖中。比頓花了幾分鐘時間研究巖石構成,以確定其是否足夠安全。在探險時間過去小半后,比頓與艾爾菲克需要開始采集樣本。他們要反復測量巖石,以確定哪些是地質學家要求他們帶回去的樣本。

? ? ?他們還在尋找蝕變的例證,即火山巖的成分在水和天氣影響下發生改變。他們收集的樣本將被同事分析,比如加拿大麥克馬斯特大學有機地球化學家艾莉森·布拉迪(Allyson Brady)。布拉迪負責尋找生物信號,即曾經生存在巖石中的生物留下的痕跡。在理想環境下,這些生物信號與衛星圖片中看到的差不多,研究人員可通過火星軌道器的研究數據在火星表面上尋找類似地貌,為未來火星探險家確定興趣點。

? ? ?布拉迪說:“坐在這里看著視頻,看到別人外出現場,看到他們周圍的環境,這是完全不同的?!睂τ诓祭线@樣更喜歡親身到野外考察、并花費數日時間尋找樣本的研究人員來說,將決定權交到其他人手上非常不習慣。布拉迪承認:“我們非常希望申請批準,去看看夏威夷的玄武巖。你可以將探索和科學分開,但從科學角度來看,這絕對無法告訴你太多有關你的探索是否成功。在有人真正前往火星時,我希望確保他們能以科學的方式測試所有東西?!?/p>

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