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探索火星和其他行星:维萨拉太空探索的历史

太阳在行星背后升起
外太空
从 100 公里(62 英里)及更高的高度,
Published: Dec 12, 2017
太空探索
工业测量

太空一直是人类魂牵梦萦的所在,众多太空主题电影大片的大获成功足以印证这一点。在维萨拉,我们对太空的兴趣远远超出了科幻小说的范畴。

维萨拉传感器目前正在用于欧洲航天局 (European Space Agency) 于 2016 年启动的 ExoMars Mission。为了评估火星的环境并为未来的探索铺平道路,欧洲航天局通过该计划向火星发射了航天器;此外,“好奇号火星探测器”(Mars Curiosity Rover) 也已经在这颗红色星球上取得了许多突破性发现。维萨拉技术并不仅仅在前文描述的情形中进入过太空,我们为太空探索提供传感器的悠久历史可以追溯到 20 世纪 50 年代。

为什么要去往火星?

ExoMars 是火星探索计划的第 44 次尝试,第一次由苏联于 1960 年发起,但未能成功。自那时起,人类已在 23 次飞行计划中成功抵达了这颗红色星球,其中几次均采用了维萨拉技术。例如,我们的传感器是“好奇号火星探测器”任务的一部分,通过这次任务,人们于 2015 年首次发现了火星上存在液态水的证据。研究太空能给我们带来什么好处?火星等星球的研究价值体现在以下方面。太空探索可推动创新和国际间合作,能让我们更进一步了解地球以外是否有生命存在,还可以满足人类渴望探索并了解周边世界的天性。

由于火星与地球的相似性可以帮助我们更好地了解我们在地球上面临的挑战(比如气候变化),因此研究火星尤其重要。这一点得到了芬兰气象学院(FMI,维萨拉的长期合作伙伴)雷达与空间技术研究部门负责人 Ari-Matti Harri 的强调。他说:“通过研究相对于地球较为简单,且在动态层面上与之类似的火星大气层,我们将有机会了解由于受到水系、植被和高湿度水平的影响而在地球上可能被忽略的一些东西。”

火星探索任务已带来很多重要的发现。我们现在知道,随着时间的流逝,地球的气候发生了巨大变化,而在维萨拉技术的帮助下,人类在火星上发现了水,这为火星曾经存在生命,甚至现在可能仍然存在生命的可能性提供了重大支撑。人们还发现火星上的辐射水平不对人类造成严重的健康威胁,这为将来人探索火星提供了可能性。

红色星球上的维萨拉

维萨拉是如何精准帮助探索太空的?从 20 世纪 90 年代开始,我们的气压和湿度传感器陆续用于火星及其他太空领域的探索任务中,帮助科学家深入研究大气层,以更好地了解外太空,以及火星等行星是否曾经或仍然存在生命。

为什么在太空探索中使用维萨拉技术?我们的技术非常稳定,这一点极为关键,因为在太空中会遇到极端的环境条件。维萨拉传感器能够承受极端高温和低温,并且高度耐受摇晃和振动。正是这种高度稳定性,确保了这些传感器能够针对其他行星上发生的真实环境变化提供准确读数。

Mars planet

 

从人造卫星到土星

在维萨拉,我们从 20 世纪 50 年代便开始参与空间探索任务,对于这一悠久历史,我们倍感自豪。1957 年,我们通过对无线电经纬仪的频率进行转换,来帮助追踪世界上第一颗人造卫星 Sputnik I,它的发射是太空探索历史上的一个关键时刻。从那时起,我们参与了许多极富吸引力的任务,提供了有助于理解我们所处的宇宙空间的技术。

好奇号火星探测器

维萨拉为 FMI 提供了 2011 年发射的“好奇号火星探测器”所用的压力和湿度传感器,这是两个组织于 1998 年首次合作以来第五次参与太空探索任务。2015 年,“好奇号火星探测器”在火星上发现了首个液态水证据,这是迄今为止在火星上最为重要的发现之一。这项任务还发现,火星曾经含有我们所知道的维持生命所需的化学元素,如硫、氮、氧、磷和碳。此外,它还提供了火星辐射水平的详细信息,对于未来的任何载人航天任务而言,这都是一项重要信息。

该探测器仍活跃在这颗“红色星球”上,而原定仅进行两年的任务已无限期延长,因为 NASA(美国国家航空航天局)表示它有潜力继续提供 55 年的数据。另一台探测器计划于 2020 年发射。

凤凰号火星探测器

2007 年,FMI 为亚利桑那大学领导的“凤凰号火星探测器”(Phoenix Mars Lander) 任务提供了一种基于维萨拉传感器的压力测量仪器。该项目实现了火星极地地区的首次成功登陆,并为科学家提供了针对火星这一地区气候和地质的大量深入信息。凤凰号的发现包括火星极地地区存在冰雪和高氯酸盐,而高氯酸盐是地球上某些细菌生命体的食物。这些发现让我们对火星的气候和天气有了更详细的了解,也进一步证明了这颗行星在某个时间点可能存在过生命。

卡西尼号土卫六探索任务

火星并不是维萨拉技术造访的唯一行星。我们的压力传感器是 NASA 于 1997 年发射的卡西尼号 (Cassini) 任务的一部分,2005 年卡西尼号首次在太阳系外的卫星 — 土卫六上着陆,土卫六是土星最大的卫星。这是有史以来最雄心勃勃的太空发射任务之一,并于 2017 年结束。它带来了许多价值非凡的发现,包括土卫二(土星的另一颗卫星)上存在冰冻水、一颗绕土星运行的新卫星可能诞生,以及土卫六上存在类似地球的地质过程。 卡西尼号任务是同类任务中的先驱,它带来的经验教训将对未来的外太阳系探索尝试产生巨大影响。

 

火星探测器。这张图片中的元素由 NASA
火星探测器提供。这张图片中的元素由 NASA 提供。

 

太空生命科学研究

自 1992 年以来,科罗拉多大学 BioServe 空间技术的科学家们一直在使用维萨拉的二氧化碳、湿度和温度传感器来控制航天飞机和国际空间站上的生命科学实验。借此,科研人员可以调节植物生长和动物生活的环境,并研究它们如何受微重力影响。这类研究的发现对于确定航天飞机上是否能够制作食物和生成维持生命的消耗品(如水和氧气)至关重要。如果载人火星飞行和远距离太空探索成为现实,这将是必要条件。随着时间的推移,维萨拉的传统传感器已被 GMM220 系列 CO2 模块和 HMP110 湿度和温度探头所取代。然而那些最初的传感器仍继续提供着合理的读数,这印证了它们在极端条件下的稳定性和耐受性。

有时候您只能收获到经验

维萨拉传感器也曾被应用到一些未曾抵达目的地或任务目标的任务中。1996 年,有几个维萨拉传感器被应用到了俄罗斯 Mars96 任务中,但该任务未能成功发射。Mars 96 在当时雄心勃勃,它的目标是评估火星表面、大气和内部结构的演化历史。该项目中使用的技术影响了许多后续任务,包括正在进行中的“火星快车号”(Mars Express),它是在地球以外的行星轨道上运行的存续时间第二长的持续运转航天器。

三年后的 1999 年,NASA 的“火星极地着陆者号”(Mars Polar Lander) 采用了四个压力传感器和维萨拉热电偶。它成功到达火星,但未能成功着陆。为这一任务开发的一些仪器后来在“凤凰号火星探测器”任务中得到了使用。2003 年,一项名为 British Beagle 2 的任务搭载了维萨拉的压力传感器、热电偶和 Capic 电路。它到达了火星,但是通信失败。此后,该航天器的设计特点在许多其他可能实施的火星任务中被提出。

未来会怎样?

在维萨拉,我们为过去 50 年的太空探索支持工作而感到自豪。2018 年至 2020 年间,许多任务得到了规划,其中包括 ExoMars 的第二阶段,但科学在未来的前景会如何呢?希望这些项目将为以“红色星球”为目标的最终载人飞行任务铺平道路,这将开辟一系列新商机,包括建立永久的殖民地和在火星上开采为地球所用的矿物资源。无论太空探索的未来如何,维萨拉将继续发挥自己的专长,提供传感器技术,帮助解开人类所处的宇宙空间的奥秘。

毅力号火星探测器,版权所有 NASA/JPL-Caltech

这里有人吗?

是的,我们在这,并且已经在这里几十年了。很快,通过与芬兰气象研究所合作,维萨拉的技术将作为 NASA 火星探索计划的“毅力号探测器”(Perseverance Rover,新一代火星车)的一部分,再次登陆火星。先进的技术、创新和探索世界的好奇心是维萨拉从始至终的重要特质。   与我们一起探索吧!