NASA“好奇”号火星漫游车将使用激光攻击岩石

[据美国太空团体网站近日报道]  安装在“好奇”号火星漫游车上的“化学与摄像机”（ChemCam）仪器可以利用激光击碎岩石，该激光的能量足以将岩石表面针头大小的部分激成发光的离子气体。之后，ChemCam会通过望远镜观测闪现的光亮，并通过分析光谱范围来确定目标的化学元素。
　　
　　ChemCam可探测到漫游车周围半径7米范围内的岩石或土块的信息。这些信息将帮助漫游车团队研究漫游车所处的环境，并选择钻孔或铲取的目标，使用漫游车上的其他仪器进行进一步分析。通过在漫游车上的10个科学仪器，漫游车团队将评估在漫游车着陆地区是否存在适于微生物生活以及保留生命存在过证据的环境。NASA将于2011年下半年发射“好奇”号以及飞行系统的其他部分。该飞行系统将于2012年8月将漫游车送至火星表面。
　　
　　韦恩斯（Wiens）是美国能源部洛斯阿拉莫斯国家实验室的地球化学家，也是ChemCam的首席研究员。他所领导的由美国和法国成员组成的团队，在2004年NASA举行的参与火星科学实验室计划公开赛期间提出了ChemCam仪器建议，该仪器现已被安排在了“好奇”号漫游车上。
　　
　　1997年，韦恩斯在构思使用激光器探测月球期间，拜访了在某化学实验室工作的同学戴维·克莱莫斯（Dave Cremers）。克莱莫斯在实验室中制造了一个雪茄大小的由小型9伏特无线电电池供电的激光器，并用其指向房间另一侧的岩石。克莱莫斯按下电钮，激光器发出不可见的光束，在房间另一侧的岩石上激起闪光。该闪光是由激光能激发岩石上的原子而生成的离子气体或等离子体。一架指向发光等离子体的光谱仪根据不同波长记录光的强度，从而确定岩石的原子成分。
　　
　　研究人员使用激光器诱发等离子体的历史已有几十年了。而克莱莫斯应用如此低电压的能量源以及如此紧凑的硬件进行的演示给韦恩斯留下了深刻印象。韦恩斯认为将这种技术用在另一个星球的机器人上看起来可行。从这个想法出发，经过十余年的国际开发和试验，他们造就了于2010年9月安装在“好奇”号上的ChemCam。
　　
　　韦恩斯表示，激光引起的光谱分解是ChemCam的核心技术。其中的原理就是将大量的能量在几纳秒（十亿分之一秒）的时间内倾注在很小的面积上（每平方毫米几百万瓦特）。激起的闪光通过仪器上的望远镜传回ChemCam，望远镜通过光导纤维将光线向下引至三个位于漫游车内部的光谱仪。光谱仪将按照6144种不同紫外光、可见光和红外光波长记录光的强度。目标中不同化学元素会发出不同波长的光。如果岩石表面附有灰尘或已被风化，激光器可进行多次发射以去除那部分表层；从而再进行射击，以弄清岩石的内部构成。
　　
　　早期的火星漫游车任务缺乏确认像碳、氧、氢、锂、硼这些轻元素的方法，这些元素可以提供过去岩石形成或变化所处环境条件的线索。NASA的“勇气”号火星漫游车于2005年考察了叫做“科曼奇”（Comanche）的露出地面的岩层，研究小组又花了几年时间分析间接证据，才确信地推断出岩石中存在碳元素。而使用ChemCam进行观测即可直接探测出碳。
　　
　　仪器上的望远镜性能因ChemCam摄像机的镜片而翻倍，该摄像机可通过一个一百万像素的探测机记录图片。望远镜摄像机将展示激光射击点的环境，也可与激光器分开使用。
　　
    ChemCam团队中包括来自矿物学、地质学、太空生物学以及其它领域的专家，其中一些成员还参与了“好奇”号其它仪器的团队。目前，随着仪器安装到“好奇”号，试验在NASA的喷气动力试验室继续进行。“好奇”号漫游车以及火星科学实验室飞行系统的其它组件预计于2011年11月25日至12月18日之间发射。 （中国航天工程咨询中心  张贤明  许红英）