毅力号火星探测器获得第一个样本
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像这张马赛克中看到的那样的浅色“铺路石”可能是毅力号火星车首次采样的目标。该图像于 2021 年 7 月 8 日在 杰泽罗陨石坑 的“坑底断裂粗糙”地质单元拍摄。图片来源：NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS
毅力号火星探测器获得第一个样本
来源 美国宇航局 2021 年 7 月 21 日
美国宇航局正在为它的毅力号火星探测器做最后的准备，以收集它的第一个火星岩石样本，未来计划的任务将运送到地球。这位六轮地质学家正在杰泽罗陨石坑的一部分寻找一个科学上有趣的目标，称为“坑底断裂粗糙”。
这个重要的任务里程碑预计将在未来两周内开始。毅力号于 2 月 18 日降落在杰泽罗陨石坑，美国宇航局于 6 月 1 日启动了漫游者任务的科学阶段，探索了一块 1.5 平方英里（4 平方公里）的陨石坑底部，其中可能包含杰泽罗最深、最古老的地层裸露的基岩。
杰泽罗陨石坑
“当 52 年前尼尔·阿姆斯特朗从宁静海采集第一个样本时，他开始了一个过程，它将改写人类对月球的了解，”美国宇航局总部科学副局长托马斯·祖布钦 说。“我完全期望毅力号采自杰泽罗陨石坑的第一个样本，以及之后的那些样本，也会为火星做同样的事情。我们正处于行星科学和发现新时代的门槛上。”
阿姆斯特朗花了 3 分 35 秒来收集第一个月球样本。毅力号将需要大约 11 天才能完成第一次采样，因为它必须从数亿英里之外接收指令，同时依赖有史以来最复杂、最有能力、最干净的送入太空的机制——采样和暂存系统。
在这张于 2021 年 7 月 10 日（其任务的第 138 个太阳或火星日）拍摄的图像中，美国宇航局毅力号火星车上的机械臂伸出手来检查火星上一个被称为“陨石坑地面断裂粗糙”区域的岩石。图片来源：NASA/JPL-加州理工学院
精密仪器协同工作
采样序列开始于漫游车将采样所需的一切放在其 7 英尺长（2 米长）机械臂的范围内。然后它将执行图像调查，因此美国宇航局的科学团队可以确定获取第一个样本的确切位置和同一区域的单独目标地点，以进行“邻近研究”。
“我们的想法是通过寻找地质孪生体并进行详细的原位分析来获取我们将要采样的岩石的宝贵数据，”来自南加州美国宇航局喷气推进实验室的科学活动联合负责人 孙薇薇说。“在地质替身上，首先我们使用研磨钻头刮掉顶层的岩石和灰尘，露出新鲜、未风化的表面，用我们的气体除尘工具将其吹干净，，然后用我们安装在炮塔上的接近科学仪器SHERLOC、PIXL和WATSON近距离接触。”
SHERLOC（用于有机物和化学品的拉曼和发光扫描可居住环境）、PIXL（用于 X 射线岩石化学的行星仪器）和 WATSON（用于操作和工程的广角地形传感器）相机将提供磨损目标的矿物和化学分析.
该数据显示了 PIXL 在火星上的一块岩石中检测到的化学物质，PIXL 是 NASA 毅力号火星探测器上机械臂末端的仪器之一。PIXL 使科学家能够研究在邮票大小的区域内可以找到特定化学物质的位置。图片来源：NASA/JPL-加州理工学院
毅力号的 SuperCam 和 Mastcam-Z 仪器都位于漫游车的桅杆上，也将参与其中。SuperCam 向磨损表面发射激光，用光谱测量产生的羽流并收集其他数据，而 Mastcam-Z 将捕获高分辨率图像。
这五种仪器协同工作，将能够对现场的地质材料进行前所未有的分析。
“在我们的预取芯科学完成后，我们将把火星车的任务限制在太阳日或火星日，”孙说。“这将使漫游车能够为第二天的事件充满电。”
采样日从自适应缓存组件内的样品处理臂开始，取回样品管，加热它，然后将其插入取芯钻头。一种称为钻头转盘的装置将管子和钻头运送到 毅力号 机械臂上的旋转冲击钻机上，然后钻探先前研究过未触及的岩石地质“孪生体”，采取大约一支粉笔大小的岩心样本。
PIXL 是 NASA Perseverance Mars 漫游车上的七种仪器之一，配备了环绕其开口的发光二极管，以便在黑暗中拍摄岩石目标。使用人工智能，PIXL 依靠图像来确定它离要扫描的目标有多远。图片来源：NASA/JPL-加州理工学院
毅力号 的手臂随后会将钻头和管子组合移回钻头传送带，然后将其传送回自适应缓存组件，在那里将测量样本的体积、拍照、密封并存储。下次看到样品管内容时，它们将在地球上的洁净室设施中，使用太大而无法发送到火星的科学仪器进行分析。
加州理工学院的 毅力号 项目科学家 肯 法利 说：“并非毅力号收集的每个样本都将用于探索古代生命，我们不希望第一个样本以某种方式提供明确的证据。” “虽然位于这个地质单元中的岩石对于有机物来说并不是很好的时间胶囊，但我们相信它们自杰泽罗陨石坑形成以来就一直存在，对于填补我们对该地区地质理解的空白非常有价值——这是我们迫切需要的知道我们是否发现火星上曾经存在过生命。”
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美国宇航局 提供