ExoMars 着陆器将会做什么？

今天，在火星上，一台 13 岁的美国机器人将从火星陨石坑向上拍摄新欧洲同伴的到来。这是太阳系的第一次：从来没有其他星球表面的机器人来迎接新的太空旅行者。这台最新抵达的机器人名叫 Schiaparelli，它将尽自己的一份力量，确保有一天，人类将成为观看和挥手迎接飞船来来往往的人。

欧洲航天局的斯基亚帕雷利号着陆器今天在子午线平原着陆，机遇号火星车自 2003 年以来一直沿着同一区域前进。机遇号距离斯基亚帕雷利号着陆区约 10 英里，将尝试拍摄欧洲机器人坠落火星时的降落伞。（好奇号火星车在半个地球之外。）

斯基亚帕雷利号承诺将再次实现惊心动魄的火星降落，而且风险很高：一半的火星探测器都爆炸了、跳过了火星或坠毁了。迄今为止，NASA 是唯一一家成功着陆并操作火星的航天机构。欧洲在 2003 年也曾尝试过，但它的贝格尔 2 号着陆器在到达火星表面后从未与火星取得联系。

斯基亚帕雷利号是欧洲和俄罗斯合作的 ExoMars 项目的一部分，该项目在欧盟各国陷入经济衰退和预算削减的困境时不断被重新调整和设想。最终，意大利科学家和工程师与其他几个国家的合作伙伴一起设计了一套小型仪器，可以带来新的科学成果。斯基亚帕雷利号将寻找火星上的闪电，也是第一艘使用名为 DREAMS 的气象仪器套件研究火星电场的航天器。

秉承航天传统，该团队找到了一种用对他们有意义的单词缩写的方法。它代表火星表面的尘埃特征、风险评估和环境分析仪。

“参与该项目的大多数人也参与过之前的 ExoMars 任务，但这些任务已经多次变更，”DREAMS 首席科学家 Francesca Esposito 在接受采访时表示。“我们花了好几年时间研究仪器，但由于种种原因，这些仪器从未发射过，所以这是我们的梦想，最终登陆火星。”

斯基亚帕雷利号抵达火星时正值火星沙尘暴高峰期，这通常对火星机器人来说是个糟糕的时期。更糟糕的是——或者更好的，取决于你问谁——火星今年可能会遭遇罕见的全球沙尘暴。但着陆器的设计目的是研究尘埃，尤其是电场，据信电场有助于将尘埃搅入大气层，并引发尘卷风和巨型沙尘暴。不过，欧洲航天局的科学家预计着陆器抵达时天空晴朗。

“最近几天，天空似乎更加晴朗了，但我希望情况会有所变化，我们会看到更多的沙尘，”埃斯波西托说。

DREAMS 正在研究火星天气，但其最重要的任务是首次分析火星上的电场。据信火星有一个全球电路将其表面与电离层连接起来。这颗小行星的气压不到地球的百分之一，所以风不可能是唯一能扬起火星尘埃的因素。在地球上，需要大约 10 英里/小时的风速才能扬起沙粒。在火星上，则需要 60 英里/小时的大风。因此，全球静电荷可能是扬起尘埃并形成尘卷风和沙尘暴的机制之一。

埃斯波西托表示，了解这一点对于人类任务来说很重要，原因如下。沙尘暴会使探测车失明，积雪会遮挡人类的栖息地。电场可能会干扰无线电通信，或者更糟的是，放电——也就是闪电。

“在沙尘暴、沙尘卷风和沙尘事件期间，我们可以看到一些放电现象，但我们并不清楚，”埃斯波西托说。“我们已知的是，我们一无所知。”

DREAMS 还配备了一些基本但重要的气象仪器，包括用于测量风速和风向的风速计。

该着陆器以意大利天文学家乔瓦尼·斯基亚帕雷利 (Giovanni Schiaparelli) 的名字命名，1877 年，他认为自己在火星上看到了线状网络（ canali ）。上周末，它与痕量气体轨道器分离。痕量气体轨道器是一个新的火星观测器，将监测火星大气层，并为计划于 2020 年抵达火星的欧洲-俄罗斯探测器提供重要中继。痕量气体轨道器将寻找甲烷和其他浓度极低但可能对生物或地质活动产生重大影响的大气气体。

ESA 的真正目标是发射轨道器，但该机构还附加了一个着陆演示器，而这个演示器本身实际上只是为了证明欧洲版的空中起重机能够正常工作。因此，Schiaparelli 的电池供应有限，而 DREAMS 计划只能工作两个火星日（一个火星日为 24 小时 39 分钟）。

“我们希望能做更多，但这取决于火星的条件。我们的电池受温度影响，在低于 -17 摄氏度的温度下无法工作，”埃斯波西托说。“当温度下降时，我们需要打开加热器，加热器将使用电池的能量，因此可供科学研究的能源就会减少。所以在最坏的情况下，考虑到寒冷的温度，我们可以存活两个火星日。”

南半球已进入春季，但火星的夜晚依然寒冷难耐，因此研究小组预计 DREAMS 最多只能存活八个火星日，埃斯波西托说。

然而，对于 ESA 来说，哪怕只有一天也是一项重大成就。目前，美国成功登陆火星的记录是 7 次，欧洲是零次。俄罗斯于 1971 年成功登陆火星 3 号，但 20 秒后就失败了。贝格尔 2 号于 2003 年圣诞节着陆，但从未给地球回电，NASA 的轨道飞行器去年才发现它。安全送达斯基亚帕雷利号是主要目标；测试火星风只是额外的收获。

“我们的想法是获得将有效载荷降落到火星的技术，因此它并不是设计用来在火星上进行长时间测量的。它不是一种科学工具，”埃斯波西托说。“但考虑到那里的空间很小，ESA 发起了一个小型实验的呼吁。所以我们申请了，现在我们有了 DREAMS。即使我们的寿命很短，我们能进行的测量也是非常崇高的。”

测量火星的闪电、大气和尘卷风，为人类殖民火星铺平道路？这似乎确实是一个崇高的目标。