解释：是什么让 NASA 的 Perseverance 漫游车难以登陆火星？
通常，前往大约 3 亿英里外的火星之旅需要大约七到八个月的时间。毅力号于 2020 年 7 月 30 日在火星和地球彼此最接近的窗口期间启动。
在这本未注明日期的艺术概念插图讲义中，毅力漫游者使用其钻头收集火星上的岩石样本。 （NASA/JPL-Caltech/路透社的讲义） 周四，美国宇航局的毅力号火星车预计将降落在这颗红色星球上的杰泽罗陨石坑，之后它将继续工作以寻找过去生命的迹象。
着陆是任务中最短但最重要也是最困难的阶段之一。美国宇航局表示，由于这很困难，世界各地的航天机构发送到火星的任务中只有 40% 是成功的，因为 数百件事 必须正确地进行扣人心弦的下降。
为了说明执行此类任务的难度，我们举了研究数学家凯瑟琳·约翰逊 (Katherine Johnson) 的例子。在 2016 年的电影中 隐藏人物 1962 年，塔拉吉·P·汉森饰演的约翰逊致力于计算出精确的计算方法，从而确定了将约翰·格伦送入太空的太空舱的轨迹。
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其他火星任务
另一个火星任务，阿联酋的 Al Amal（希望）——阿拉伯世界的第一个此类任务—— 上周进入火星轨道 .然而，这是一项轨道任务，不涉及在地球表面着陆。除阿联酋外，中国还在7-8月期间启动了火星任务。
鉴于如此雄心勃勃的太空任务，一些天体生物学家表达了对可能的“行星际污染”的担忧。这意味着将地球上的微生物运送到其他天体，并将外星微生物带回地球。空间研究委员会 (COSPAR) 制定了一项“行星保护政策”，旨在限制发送到其他行星的微生物数量，并确保外星生命不会对地球造成严重破坏。
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航天器如何到达火星？
通常，前往大约 3 亿英里外的火星之旅需要大约七到八个月的时间。毅力号于 2020 年 7 月 30 日在火星和地球彼此最接近的窗口期间启动。这个窗口很重要，因为两颗行星以不同的速度绕太阳运行，而且每两年，行星都处于彼此最接近的位置。航天机构希望在这个窗口期间发射他们的航天器，因为距离越近意味着使用更少的火箭燃料。
根据一项 普渡大学分析 ，固体火箭推进剂的成本估计为每公斤 5 美元。然而，汽车大小的恒心漫游车正在使用核动力系统。近30年来，它将成为第一个使用美国国家实验室制造的国产钚的火星车。漫游车将由一台发电机供电，该发电机将把钚 238 自然衰变产生的热量转化为电能，一旦它降落在火星上，这将使漫游车及其工具保持运行。
毅力任务的成本是多少？
据估计，美国宇航局将在这项任务上花费 27 亿美元，其中包括航天器开发、发射操作以及登陆火星后的维护费用。
根据 行星协会 , 使用钚 238 作为燃料推高了任务的成本，因为核材料与环境和安全法规的提高有关。该协会表示，这项任务的总成本相当于谷歌六天赚的钱，或者美国人每 10 天花在宠物身上的钱，或者相当于美国国防部运行 33 小时的金额。
为什么登陆火星这么难？
进入、下降和着陆 (EDL) 是火星 2020 任务中最紧张的阶段。为了让毅力号火星车成功登陆火星，需要做很多事情。 EDL 阶段开始于漫游车以每小时 20,000 公里的速度到达火星大气层的顶部。火星车面临的挑战是将其速度从大约每小时 20,000 公里降至零，同时降落在陨石坑的狭窄表面上。
NASA 表示，EDL 阶段将在 7 分钟后结束，届时探测器将静止在地球表面。在此之后，需要以非常小心、创造性和具有挑战性的方式施加刹车。
在进入大气层前十分钟，火星车将卸下巡航阶段，巡航阶段由飞行期间使用的太阳能电池板、收音机和油箱组成。只有由漫游车和下降级组成的保护性气壳才能前往行星表面。现在，作为航天器 进入火星表面 ，它会被阻力减慢，这是当行星大气的摩擦作用在航天器的表面时，从而减慢它的速度并降低它的轨道高度。
虽然阻力减慢了航天器的速度，但它也会加热它，并且在漫游车进入大气层后大约 80 秒出现峰值加热。但这不会影响漫游车，它在室温下位于气壳内。
当它穿过大气层下降时，航天器将需要发射小型推进器以保持航线，因为它可能会因为密度不同的小气袋而被推离航线。随后，隔热罩将使航天器减速至每小时约 1,600 公里，此时（进入后约 240 秒）将展开超音速降落伞。
降落伞展开 20 秒后，隔热罩分离，火星车首次暴露在行星大气中。此时，降落伞正在努力进一步减慢车辆的速度。但由于火星大气稀薄，车辆仍在以每小时 320 公里的速度向地表行驶。因此，为了安全着陆，漫游车需要放弃降落伞，使用火箭进行剩余的行程，这是下降阶段的一部分，当漫游车离地面约 2,100 米时，火箭的发动机将启动。
漫游车的最终下降速度约为每小时 2.7 公里，这比普通人步行一小时约 5 公里的速度要慢。在这个阶段，距离地面约 66 英尺处的地面着陆还有大约 12 秒的时间，流动站在一组电缆上下降。当漫游车感觉到它的轮子已经接触到地面时，它会切断电缆，然后使它们独立不受控制地降落在远离漫游车的某个地方的地面上。
2020 年 7 月 30 日，美国佛罗里达州卡纳维拉尔角的卡纳维拉尔角空军基地搭载美国宇航局的“火星 2020 毅力漫游者”火箭，搭载联合发射联盟阿特拉斯 V 型火箭。（NASA/Joel Kowsky/路透社的讲义） 毅力号火星车将在火星上做什么？
毅力将在火星上度过一年（在地球上两年），在此期间它将探索着陆点区域。它将降落的 Jezero 陨石坑曾经是一个古老的河流三角洲的遗址（科学家们之所以知道这一点，是因为在之前的着陆和轨道飞行任务中收集到的证据表明数十亿年前地球上的潮湿环境）。
如果火星在其远古时期（3.5-38 亿年前）曾经拥有一个温暖的大气层，使水能够流动，并且如果其上存在微生物生命，那么即使在今天，它也可能存在于特殊区域。
火星车携带了七种仪器，其中包括一个具有变焦能力的先进相机系统、一个 SuperCam（一种提供成像和化学成分分析的仪器）和一个光谱仪。然而，火星车上最有趣的仪器之一叫做 MOXIE，它将从火星大气中的二氧化碳中产生氧气。如果这个仪器成功了，那么未来的宇航员（到目前为止，还没有人类踏上火星）可以用它来燃烧火箭燃料返回地球。
火星车还将搭载 Ingenuity，这是第一架在火星上飞行的直升机。这将有助于从火星车无法到达的位置从地表收集样本。总体而言，火星车旨在研究古代生命的迹象，收集可能在未来任务中送回地球的样本，并测试可能有益于未来机器人和人类前往地球的任务的新技术。
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