美国宇航局如何如此迅速地找到失踪的ExoMars着陆器

欧洲的 Schiaparelli 火星着陆器并没有像其团队所希望的那样在 10 月 19 日顺利着陆，但至少它没有失踪太久。NASA 卫星上的一台高分辨率摄像机在撞击后几天内发现了这艘失联的航天器的降落伞和其他碎片。但并非所有失踪的火星着陆器都能如此迅速地被找到——另一艘欧洲航天器 Beagle-2 从 2003 年着陆失败一直失踪了十多年，直到 2015 年。

对于定位错误的着陆器，“基本方案是‘尽快找到它’，但具体有多快取决于我们掌握的信息”，亚利桑那大学行星地质学家、美国宇航局高分辨率成像科学实验（HiRISE）首席研究员阿尔弗雷德·麦克尤恩 (Alfred McEwen) 说。HiRISE 是发现斯基亚帕雷利号的卫星上的一架照相机。

如今，HiRISE 搭载的火星勘测轨道器让科学家能够在线索消失之前嗅出着陆器失踪的证据。但其他信息——例如着陆器最终落在哪里，以及科学家如何准确追踪其可能的着陆点——也很重要。

消失的行为

欧洲航天局 (ESA) ExoMars 任务中的 Schiaparelli 着陆器旨在测试一种新的着陆策略并调查这颗红色星球的大气层和表面。它几乎毫发无损地降落到地面。Schiaparelli 与母舰 Trace Gas Orbiter 分离，按计划脱去隔热罩并提前成功打开降落伞。但它的火箭原本要发射 30 秒，却只点燃了几分钟，这意味着它降落得太快了。欧洲航天局在它坠毁前不久与 Schiaparelli 失去了联系。

一天后，美国宇航局火星勘测轨道器上的低分辨率背景相机发现了斯基亚帕雷利号坠落时的残骸。10 月 25 日，HiRISE 相机近距离拍摄了与斯基亚帕雷利号撞击有关的三个地点：着陆器撞入火星表面时形成的浅坑、前隔热板以及降落伞和后隔热板。“在这种情况下，我们看到了我们期望看到的三样东西，它们很独特，而且就在我们期望找到它们的地方，”麦克尤恩说。

小猎犬 2 号就没那么幸运了。2003 年，小猎犬 2 号与母船火星快车号分离后，ESA 与它失去了联系。直到 2015 年，小猎犬 2 号才重新浮出水面，HiRISE 相机发现它距离预计着陆区中心仅三英里左右。从不同角度拍摄的照片显示了倾斜太阳能电池板的反射。“我们看到亮点在图像之间不断变化，这是一个非常有力的线索，表明我们看到的是某种不自然的平坦物体，”麦克尤恩说。

为何耽搁？

小猎犬二号如此长时间不见踪影的原因之一是火星勘测轨道飞行器直到 2006 年才抵达这颗红色星球。因此，直到小猎犬二号消失几年后，它才开始搜寻。着陆点越老，就越难分辨。随着时间的推移，灰尘会沉积在航天器表面，使其反射性降低，在照片中更难看到。“在斯基亚帕雷利号上，我们看到了一个非常明亮的降落伞……因为它是如此新鲜，所以它真的很亮，比你在火星上看到的任何东西都要亮，除了极地的霜冻和冰，”麦克尤恩说。

小猎犬号 2 号和斯基亚帕雷利号之间的另一个关键区别是，老款航天器在着陆前很久就停止了信息传递，因此无法追踪。“而对于斯基亚帕雷利号，它一直向地面上方的某个点传递信息，包括它的位置，但距离它最终落下的地方更近，”麦克尤恩说。“我们几乎准确地知道它应该落在哪里，所以我们能够瞄准那个位置。”

最终，小猎犬号 2 号的安息之地被发现。其他火星着陆器仍然下落不明，例如 1999 年失踪的 NASA 火星极地着陆器。季节性风加剧了着陆器在火星北极地区消失时所披上的尘土斗篷。“这里纬度较高，这尤其困难，因为季节性极地冰盖每年都会沉积灰尘，完全抹去任何反照率 [反射] 标记，”麦克尤恩说。

麦克尤恩说，即使是 2008 年成功降落在火星北极地区的美国宇航局凤凰号航天器的着陆点，如果我们不知道在哪里看，也会变得无法辨认。“知道它在哪里，我们可以说，啊，那个小凸起就是着陆器，但如果我们不知道它在哪里，我们就永远无法将它与岩石区分开来。”

斯基亚帕雷利号撞击事件的最新图像可能有助于 ESA 弄清事故原因，以及如何避免未来任务中再次发生类似事件。但斯基亚帕雷利号着陆事件的详细记录也可能有助于我们找到其他失踪的航天器。“也许了解这里发生的事情会提供一些线索，”麦克尤恩说。“也许我们应该更多地寻找浅陨石坑。”