2012年登上火星的好奇號,透過機械手臂採樣,發現火星土壤中含有水分。
2012年登上火星的好奇號,透過機械手臂採樣,發現火星土壤中含有水分。
  • 台裔科學家嚴正,4次操控漫遊車探測火星的特別經驗
  • 火星探測車接二連三登上火星,目的是探索外太空究竟有沒有水和生命
  • 「機會號」曾卡沙丘中,NASA科學團隊耗費40天,以倒車方式才成功脫困
  • 科學家認為,火星約40億年前曾有海洋存在,部分的水就結冰到地下去

美國國家航空暨太空總署科學家嚴正:「為什麼我們要去火星?為什麼我們要探索外太空這些星球?我們要回答一個問題就是說,外太空到底有沒有生命?」

無人車登火星 尋找古生命

早在1971年、半世紀前,由美國國家航空暨太空總署NASA,所發射的水手9號,就在火星表面拍到河床痕跡,首度揭開火星有水的證據,而只要有水存在就可能有生命,讓這顆神祕的紅色星球,成為人類有史以來最好奇的行星之一。

中央大學天文所及太空科學所專案教授葉永烜:「1970年代的時候,一些重要的天文學家,就覺得說火星上可能有生命。」中央大學天文研究所教授陳文屏:「火星跟我們的區域離太陽還算滿相似,所以如果有任何,我們好奇有關於生命發展的問題的話,火星都是首選。」

為了找出埋藏在火星深處,任何有關於水和生命的跡象,幾十年來,一台又一台的探測車不斷被送上火星,除了2021年最新的毅力號,火星探測史上最知名的一次,就是2003年火星探測漫遊者計畫。這個計畫中NASA打造出,精神號和機會號兩部一模一樣的火星車,其中精神號又被叫做MER-A,重達185公斤,在2004年1月3日先被送上火星,原本壽命預計只有三個月,沒想到它在火星一待就是六年,而台裔科學家嚴正,當時正好就是操控團隊的一員。

火星任務 祕辛曝光

美國國家航空暨太空總署科學家嚴正:「最有感情是一開始的精神號和機會號,那是我們第一次做這件事,怎麼去駕駛漫遊車、怎麼去控制這個機器,都是新的、沒有人做過的,所以說我們一直摸索,然後一直不斷地解決問題。」

2009年當精神號正在執行任務,卻不慎掉進鬆軟土堆,車輪卡住整整一年動彈不得,讓嚴正和操控團隊傷透腦筋,最後因為車身傾斜,加上火星冬季的溫差太大,蒐集不了足夠太陽能,NASA只好宣告精神號功成身退。美國國家航空暨太空總署科學家:「我們必須在這些風吹形成的沙丘上前行,漫遊車有一次卡在其中一個沙丘,這迫使我們改變駕駛策略,我們把這些波痕地形視為障礙。」

比起精神號,代號MER-B的機會號就幸運許多,在火星執行任務長達14年,總里程數達到45公里,創下最高紀錄,雖然輪胎也曾被沙子卡住,NASA地科學家們還在地球上嘗試物理模擬實驗,最後嚴正和團隊想到怎麼來就怎麼去,終於在40天後以倒車方式,讓機會號成功脫困。

美國國家航空暨太空總署科學家嚴正:「好奇號跟機會號我都操作過,卡在沙丘裡面那個機會號,事實上那次是我駕駛的,我女兒那時候很小,我還記得我女兒就到處到她的小學裡面去,說我爸爸駕駛漫遊車跌進沙坑裡。」臺北市立天文科學教育館副研究員李瑾:「2004年的精神號、機會號之後,它就有自行判斷前面路況的人工智慧,就可以讓它知道說,前面的路是不是可以走,這樣子才能比較方便地操作。」

儘管操作過程困難重重,但精神號和機會號依然帶給人類許多貢獻,2007年當精神號拖著損壞的後輪行駛,意外發現火星,竟然有類似地球溫泉水的產物,被視為火星曾有適合古代微生物環境的證據;機會號也成功研究了土壤和岩石的樣本,首度證明火星表面有氧化鐵存在。

火星探測車 發現水與冰證據

美國國家航空暨太空總署科學家:「我們所發現的東西,是一個真正代表水的標誌,代表過去某一段時間,火星表面的確有液態水存在。」中央大學天文所及太空科學所專案教授葉永烜:「40億年前的時候,那一段時間火星是很暖和的,大概是有幾十公尺高的海洋,就像台灣海峽一樣深的海。」

 2008年在火星北極著陸的鳳凰號火星探測器,用機械手臂挖掘土壤時,進一步發現火星地底下還藏有冰,南極和北極都有明顯冰冠。中央大學天文所及太空科學所專案教授葉永烜:「冰在火星是滿普遍的,就是在高緯度的地方,火星曾經有一次很大的氣候變遷,它的水分就喪失掉了,水分在我們地球上是保留能量的、保暖的,水拿掉之後火星就慢慢愈來愈冷,有的水就結冰到地下去,跑到北極、南極去了,所以之後慢慢就變成像沙漠一樣,像現在這樣子。」

比起前一代火星車,2012年登陸火星的好奇號,不管技術或是設備都更先進,重達900公斤,尺寸大小是機會號的2倍,身上帶著特製電腦,可以承受零下55度的低溫,使用的電力也從太陽能演變成核能。中央大學天文研究所教授陳文屏:「以前的探測車像玩具車這麼大,下一代的像是賣場裡面的推車這麼大,現在是像休旅車一樣,有進步,它可以發射一些雷射,去取一些土壤加熱看看有什麼反應。」

好奇號最前方有個2.1公尺長的機械手臂,從火星的岩石或土壤採樣之後,可以直接透過儀器,加熱到一千度以上,再分析其中成分,發現火星土壤中含有1.5到3%的水分。美國國家航空暨太空總署科學家:「火星是否曾有適宜氣候及化學組成,可以維持生命,這是好奇號漫遊車試圖解答的問題。」

解密! 火星車命名由來

不過好奇號還是有個致命缺點,就是輪胎外層的金屬鐵皮比較薄,導致降落沒多久,就碰上尖銳石頭造成破損,地球上當汽車爆胎還容易處理,火星上輪胎出問題該怎麼辦?美國國家航空暨太空總署科學家嚴正:「好奇號的那個輪胎的問題的確滿嚴重的,因為我們發覺,好奇號所在的Gale Crater (蓋爾撞擊坑),上面常常有很多,火星風化的火成岩,它是非常尖銳的,這個影響很大,基本上我們後來的任務,就需要保護這個輪胎,我們有重新再設計在這個毅力號。」

每一次的探測結果和經驗,都成為繼續前進的動力養分,2021年登上火星的毅力號,輪胎和自我駕駛能力,就比好奇號升級,而從好奇號到最新的毅力號,每台火星車命名,其實都有特別涵義。美國國家航空暨太空總署科學家嚴正:「好奇號的意思就是說,我要有那個好奇心 ,我才能夠去做科學,而毅力是很重要,尤其你要取樣回來,不是說馬上就取樣回來,它還要經過五、六、七、八年,我們這種成功是慢慢來、要累積的,因為要長途跋涉,就是要有毅力一直做下去,所以不要一次就很高興。」

這些火星車載著人類的夢想,飛越數千萬公里,日復一日、堅持不懈地,執行人類賦予它的任務,每一部火星車都代表一個目標,帶著我們不斷探索走向未來。

記者/蔡佳珍  陳世忠


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