飞向另一个世界：无人探测器的英雄之旅。
NASA喷气推进实验室建于1936年，是美国国家航空航天局的一个下属机构，行政上归加州理工学院管理。它主要负责为NASA建造和操作各种航天器，以及管理无人探测任务，其飞船已经飞掠过太阳系内过全部已知的大行星。
不用环游世界也能环游世界在美璟
身临其境全世界你好我是美璟旅行师
胡迪当三十多万年前最早的人类成员
第一次抬头仰望星空时对宇宙的好奇
和探索便永远种在了我们心底胡迪
算了算迄今为止已经有近六百名人类
进入过太空不过相比载人飞船来说
成本更低危险系数更小的无人探测器
才是进行宇宙勘测最常见的工具比如
我在太阳系之旅中和你提到过的好奇
号勇气号都是其中一员今天我们就
来到了美国无人探测器的后方大本营
被誉为太空开发计划之母的nasa
喷气推进实验室简称jpl它位于
美国加利福尼亚州隶属于美国国家
航空航天局虽然叫实验室但不只是
实验室主要功能是建造和操作各种
行星航天器和管理无人探测任务不过
平时戒备森严想要一睹里头的真容只
能等到每年一次的公众开放日而在美
璟世界只要你想来随时都欢迎嘘别出
声咱们现在已经身处jpl的航天任务
控制中心了无人探测器的星际探测
任务都由这里掌控本次行程就让我们
从这儿开始吧
航天任务控制区范围不小几乎整层楼
都是他的地盘胡迪这会儿带你进的是
控制中心隔壁的多任务支援区这里是
在探测器执行任务的最关键阶段
工作人员进行操作的地方举个例子像
二零一一年的朱诺号进入木星轨道二
零二零年的毅力号登陆火星这种重大
时刻参与项目的团队成员就在这个
小房间里实时监测他们的动向好了
短暂参观了航天任务控制人员的工作
区域之后咱们就正式进入胡迪为你
精心安排的一站式游览路线我呀会带
你把jpl执行过的各种太空行星
探测任务了解一遍接着呢拜访对
探测器建造来说最重要的地儿实验室
从内到外参观探测器的一整个制造
过程最后还有火星测试区让你仿佛
真的跟随探测器一同降落到了火星
表面怎么样听着就不错吧这可是胡迪
经过多次摸索规划出的jpl游览
最佳路线毕竟这是个正儿八经的科研
行程肚子里要没点专业知识自个儿还
真不一定看得明白呢
欢迎来到nasa喷气推进实验室
游客中心参观大厅先环顾一周这里最
显眼的毫无疑问是大厅中央这个火箭
一样的大家伙他上半部分导弹形状的
是jpl一九五七年研制并于次年
发射的美国第一颗人造地球卫星
探索者一号那时候啊正值美苏冷战
初期NASA还没成立可前苏联都已
连发两颗人造卫星了美国当局不甘落
后于是便有了探索者一号他的成功发
射标志着美国进入太空时代听完胡迪
这番话你或许会有个疑问jpl历史
居然比nasa还要久没错按辈分
来说jpl才是航天界老大哥喷气
推进这个名字呢来源于加州理工学院
五名学生的一次火箭试验一九三六年
加州理工学院的五人火箭小组试图
研制火箭燃料差点儿把宿舍烧了随后
他们被赶出了宿舍找了个附近的农场
作为实验基地成立喷气推进研究所这
就是喷气推进实验室最早的雏形有
火箭小组的导师西奥多冯卡门牵头
创立那就是进门右手边雕像上的这位
也是因此啊jpl至今还是归
加州理工学院管理一个冷知识火箭
小组中有位成员是咱们的导弹之父
钱学森梦幻联动了哈哈
从大厅一侧的游客中心入口走进来这
间不大的展厅里展出了jpl过往
所有的探测任务咱们的游览呢就从最
熟知的太阳系开始先说太阳吧展位前
玻璃匣子中这两台分别是一九九零年
发射的尤利西斯号和二零零一年发射
的起源号探测器模型尤利西斯主要
负责探索太阳南北极服役了整整
十八年之久起源号的任务和他的名字
很符合就是通过对太阳的勘测帮助
人类研究太阳系的起源和演化他的
返回舱最后还带着收集到的太阳风
样本和数据回到了地球呢要了解
太阳系太阳这颗恒星之外的系内其他
星体自然也是航空人的研究目标而j
pl作为太空探索先驱创造了诸多
星体探测的第一次比如jpl研制的
水手十号是世界上第一台造访水星的
飞行器三顾水星的他绘制了水星表面
一半面积的地图金星探测器麦哲伦号
仅用八个月的时间绘制出了大分辨率
的金星地图让人类第一次真正了解到
这位维纳斯的面貌看他的英文名
venus在水金二星对面是
登陆过火星的勇气号机遇号和旅居者
号他们的故事一会儿到了火星我再
慢慢和你说
现在我们来到了地球和月球的面前在
jpl对地球的各项探测研究中
水资源是一个重点你看看这颗蓝色
星球几乎百分之八十都被水覆盖了但
你知道吗地球上的水大部分都是盐水
淡水含量仅有百分之二点五其中超过
三分之二的淡水又被冻结在南极洲和
格陵兰岛的冰盖之下算下来只有
百分之一不到的淡水可供人类直接
使用这个结果呢就是由咱们头顶这些
地球探测器通过勘探测绘等一系列
操作后研究得出的他们有的专注于
探测海洋地形有的致力于收集气候
数据为人类进一步了解地球打下了
坚实基础既然说到了地球那他的
老搭档月球也得安排上他们俩彼此
相依相伴少说也有几十亿年了月球
展位上方的游骑兵号和测量者号就是
jpl早期研制的探月飞行器我们
如今能欣赏到这么清晰的月球表面
影像有他们很大一份功劳呢
寻找其他星球上的生命迹象是航天
探索永恒的话题因此啊和地球较为
相似的类地行星就成了人类的首选
目标比如前面距离太阳更近的水星
金星以及我们现在看到的火星如你
所见火星的展位范围比其他几个都要
大这是因为呢在太阳系的类地行星中
火星是和地球最接近且环境最为相
似的一个展开的探测任务也就更多了
一九六五年jpl的水手四号首次
到访火星为我们拍下了第一张火星
表面的照片后来的海盗一号和海盗二
号让我们看到了火星略带粉色的天空
但他们都只是在上空徘徊而已被人类
送上火星的第一辆火星车是jpl的
旅居者号有印象吗就是我在太阳和
水星金星板块中提到的那辆然而由于
当时的设备限制这辆小小火星车的
科考能力十分有限他并没有给我们
带来什么重大发现不过也不重要了
作为第一辆登陆火星的火星车它并
没有承载太多任务能登上火星就是
最大的成功现在jpl早已将好几辆
火星车送上了火星勇气号机遇号好奇
号毅力号火星探测任务就交给他们了
众所周知太阳系有八大行星但也不
只有八大行星还有他们的卫星和数不
清的矮行星小行星彗星等这一板块
咱们的重点是其中的小行星和彗星
小行星顾名思义和行星一样环绕太阳
运动但质量和体积要比行星小得多的
天体他们绝大多数都位于火星和木星
轨道之间的小行星带比较出名的有
灶神星智神星等等为了观察小行星j
pl在二零零七年研制了世界上
第一个探测小行星带的飞行器命名为
黎明号它的模型就在你的头顶呢目光
转向小行星隔壁这幅图片向我们展示
的是彗星的模样你肯定发现了彗星这
哥们儿长相略微奇特呈云雾状当运动
到接近太阳时还会自己分解变成我们
看到的扫帚状扫帚尾巴那些都是彗星
分解出来的尘埃和气体jpl还因此
把彗星探测器命名为了星尘号尘埃的
尘不得不说啊jpl的命名方式别有
深意啊
经过小行星带现在轮到八大行星中的
重量级嘉宾木星登场这个大块头无论
体积还是质量都是太阳系行星中最大
的执行木星任务的探测器jpl也
研制了不少前有飞掠木星的旅行者
一二号后有环绕木星的朱诺号和咱们
身后这个巨大的伽利略号说到这儿啊
胡迪不得不和你讲讲伽利略和木星的
渊源四百多年前伽利略用望远镜发现
了木星身边的四颗卫星这是人类历史
上第一次在地球以外发现的行星卫星
他们被称为伽利略卫星也就是官方
所说的木卫一二三四号展位上这张
照片中的小星星就是木卫一他看起来
就如同木星的一滴眼泪般渺小在见过
木星众多的飞行器中旅行者号两兄弟
是比较特别的他们要拜访的星球不止
木星一个被圆环包裹起来的土星也是
目标之一不过旅行者号也并没有在
土星上空停留拍了几张照片就匆匆
赶往下一个地儿了对土星进行深度
探测的叫做卡西尼号它被称为太阳系
最伟大的探测器之一为什么这么说啊
先留个悬念胡迪将在后面的行程中为
你解答
在飞过木星和土星之后旅行者两兄弟
中的一号便开始飞离太阳系向着戏外
宇宙的目标进发二号呢则还要继续
自己在太阳系内的任务探索天王星和
海王星他在太空遨游了九个年头才
终于抵达天王星在他传回的画面中
天王星是一个多彩的星体你瞧啊蓝色
绿色紫色都有外边还有一圈天王环呢
紧接着又过了三年旅行者二号又传回
了海王星的照片他看起来是一个完全
湛蓝的星球不过你千万别被展厅里这
幅图给误导了天王星的体积要远大于
海王星这张照片呢是在靠近海王星的
位置拍摄的告别海王星旅行者二号也
将和一号一样冲出太阳系我们八
大行星的游览也就到这儿结束了胡迪
带你复习一遍水金地火木土天海等等
可把冥王星也放这儿是几个意思啊你
可知道曾几何时太阳系是有第九
大行星的只不过随着其他体积更大的
矮行星被发现科学家认为冥王星还够
不上大行星的级别在二零零六年他就
已经被请出大行星行列了
胡迪细数了一下人类从发射第一台
飞行器到现在六十多年的天文发现
太阳系内的占了很大一部分但随着
了解的深入科学家们也逐渐把目光
对准了系外宇宙关注像什么超新星
黑洞宇宙大爆炸引力波等等一系列
我们更陌生的东西在这个版块呢你就
可以看到宇宙的诞生故事大约在
一百三十八亿年前宇宙在一场大爆炸
中诞生这个过程中氢氦锂等各种元素
相互聚合又产生聚变一颗又一颗像
太阳一样的恒星就此诞生它们聚集在
一起成为星系点亮整个宇宙星系中
剩余的气体尘埃和颗粒则继续相互
碰撞形成行星你肯定不知道啊我们的
地球在形成之初也是一个炽热的大
火球它经过了上亿年的改变才有了
今天的样貌然而按照这个理论来说
太阳也会有消亡的一天那时候地球就
不再是人类家园了所以科学家极力
想要探索系外宇宙除了了解宇宙的
形成之外还有一个原因那就是寻找下
一个适合人类居住的星球不过这场面
胡迪估计是见不到了探索太空这件
事儿啊还是任重道远啊
从距离我们最近的地月系统到太阳系
再到系外宇宙jpl对太空的探索
可以说从未停止最初靠着研制火箭
燃料起家的他如今的任务和喷气推进
没什么直接关联就像展厅最后这个
板块所展示的他的重心都在制造和
管理无人探测器上那说到了制造胡迪
想问问你你知道从头到尾制造一台
探测器需要哪些步骤经谁之手吗嘿嘿
为了让你更深入了解jpl的工作
日常胡迪已经安排好了jpl最核心
的实验室游览咱们今天也来当一回
开发人员温馨提醒你一下接下来的
部分可能会出现大串的高端专业名词
别看小差呀不然可就跟不上节奏了啊
咱们首先来到的微器件实验室是游客
中心边上的一栋独立大楼简称mdl
这是他的入口在正式进去之前先来
解释一波微器件主要是采用微
纳米技术制造的微型电子仪器像
传感器芯片之类的咱们日常生活中
离不开的手机ic卡自动洗衣机呀都
有用到他们一九八三年nasa
负责人和加州理工学院董事会成员
开会时提出jpl可以考虑建立一个
微电子中心的想法制造出来的微型
电子仪器放置在航天探测器中可以对
太空探测达到锦上添花的效果于是微
器件实验室就此成立这么看来mdl
的辈分其实不算高但在微电子领域它
可绝对算得上是头部级别的实验室了
成立三十多年来他为nasa甚至
全球的航天探索做出了不少大贡献
瞧见左前方角落的那个黑黢黢的家伙
了没那是欧洲航天局建造的普朗克
飞船模型mdl的微器件曾搭载着它
进入太空捕获到了一百三十八亿年前
宇宙大爆炸留下的辐射痕迹
在mdl大厅通道稍作停留胡迪想
给你具体讲讲这里头都包含了哪些
研究内容当年jpl决定要成立微
器件实验室时相关负责人就初步确定
了几项研究重点其中有用于地球观测
的焦平面探测器用于通信的激光
传感器用于航天器电源的光伏太阳能
电池用于数据处理的高速设备等等这
些个技术和组件如果运用到实际太空
探索中可以发挥出强大的作用这不
刚才的普朗克飞船就是个很好的证明
再举个例子通道尽头的这台赫歇尔
太空望远镜其中就有红外光谱仪这一
微器件的身影可以帮助我们更清晰的
看到太空影像今天呢胡迪挑选了md
l的一部分实验室带你进行参观准备
准备下楼梯开开眼界去喽
一下楼梯迎接我们的是一条更更更长
的走廊两侧就是各种各样的实验室了
咱们呀不着急着往实验室里走先把
外侧展示出来的技术给游览一遍打
打基础嘛要是没有点知识储备待会儿
进了实验室只能干瞪眼了哈哈哈好了
好了回到正题上来咱们眼前这扇灰色
大门里头是电子束光刻实验室它所运
用到的一个技术叫做衍射光学光的
衍射都知道吧光在传播当中遇到了
障碍物就会改变原本的路径就跟咱们
走路一样前面有障碍物就绕过去了
衍射光学技术呢就是基于这个原理
通过各种形状的障碍物产生出各种
形状的光源再用特定光源在芯片上刻
出各种图案喏门口这个小展示台上最
左边的黑硅mask就采用了衍射
光学技术把黑硅的表面纹理复制粘贴
到了芯片表面黑硅这玩意儿几乎对光
没有反射全部吸收这样制作出来的
芯片可以避免受到太空中的星光干扰
让微器件达到更好的探测效果
继续往前走这是亚毫米波技术老规矩
先说定义亚毫米波啊是电磁波的一种
和我们更熟悉的微波红外波相比它的
波长比微波更短比红外波呢要长一些
亚毫米波技术主要用于研究超导
材料中一般来说任何材料制成的导体
对电流都会产生阻碍作用电能消耗的
同时还会对材料造成一定的损耗而
超导材料在一定的低温条件下是不会
产生电阻的这样制成的器件不受电能
消耗的影响对电磁波十分敏感有了
超导材料器件在太空中也能百分百
收到来自地球的遥感指令立刻做出
行动值得一提的是啊世界上第一台被
送入太空的微器件就是mdl采用了
亚毫米波技术制造的它搭载欧洲空间
局二零零四年发射的罗塞塔号彗星
探测器成功登陆楚留莫夫格拉希门克
彗星还在上面检测到了水蒸气
停停停这个位置刚刚好这个板块的
重点就是你面前这两项兄弟技术左边
是红外线探测右边就是紫外线了
红外线探测技术在咱们日常生活中挺
常见的主要是在医学领域比如
核磁共振x射线检查还有新冠肺炎
疫情期间每天都要来几次的红外体温
枪而在太空探索中红外探测技术主要
运用在红外成像上由于红外线的
灵敏度采用红外探测技术制成的红外
光谱仪可以更清晰地绘制出世界地图
云层结构等图像二零一一年发射的
朱诺号木星探测器就靠着红外光谱仪
探测了木星大红斑的内部最深层发现
大量水的存在含量居然远超地球紫外
探测技术呢和红外一样也大多用于
成像用这技术制成的紫外探测器通过
检测太空紫外线辐射来绘制紫外图像
胡迪记得mdl就曾有紫外探测器搭
乘星系演化探测器拍到了宇宙中一颗
新恒星的诞生瞬间
实验室外的游览终于接近尾声了最后
这个板块要介绍的叫做半导体激光
技术咱们拆分一下半导体和激光这俩
都不算陌生吧胡迪呢简单描述一下在
常温下介于导体和绝缘体之间的材料
我们叫它半导体这东西呢是大多数
工业的基础可以用来通信照明等等
航空航天作为工业的一部分自然也是
离不开半导体的激光咱们就更熟了
激光雷达激光扫描激光美容光纤通信
都是他的应用强强联手两者合作而成
的半导体激光技术呢就可以结合他们
的优点帮助我们更好的观察地球和
其他行星最典型的一个例子啊是好奇
号火星车上的可调节激光光谱仪好奇
号在火星漫游时通过这个光谱仪收集
到了火星大气信息并对其中的岩石
组成进行分析发现了一种火山岩中
特有的矿物这说明啊在远古时期火星
上或许也发生过剧烈的火山爆发现象
看到眼前这一大波整齐排列的实验
器材很明显啊咱们这会儿已经走进m
dl其中一间实验室了从这里开始胡
迪一共要带你开启六间实验室的游览
这间整体被黄光照射着的叫做光刻
实验室要知道咱们前边吸收了那么多
专业技术知识他们能成功运用在
探测器上离不开一样小东西那就是
芯片信息传递数据处理都要靠它光刻
呢就是制造芯片过程中的一个步骤
而且是最关键的一个胡迪给你大致捋
一捋啊制造芯片就像建房子有设计
建造等多个步骤芯片中的半导体晶圆
是房子的地基光刻则是按照设计出的
电路图纸通过曝光的方式将图案印刻
到晶圆表面听起来还挺简单但实际
操作起来可没那么容易首先得在晶圆
表面涂上光刻胶接着把晶圆放入
光刻机中用特定光线对它进行照射
曝光这也是实验室采用了黄光的原因
由于光刻胶对黄光不太敏感黄光的
照射不会破坏光刻胶的特性是最适合
进行光刻的环境后续呢还有烘烤和
显影让光刻的图案永久固定这样一顿
操作下来电路图就牢牢扒在了晶圆
表面
同样用以对晶圆进行印刻的还有我们
现在来到的电子束光刻实验室这里的
电子束光刻是对光刻技术的延伸和
光刻相比电子束光刻可创建的图案更
细微小至四纳米这是个什么概念呢
一般来说人类的一根头发最粗大约是
十万纳米宽你自个儿算算四纳米得有
多精细肉眼肯定是看不清的刚才咱们
说了光刻技术用来刻图比如电路图但
人家并不是只用在集成电路图上还能
生成任何你所需要的图案还记得胡迪
刚下楼梯介绍衍射光学技术时提到的
黑硅mask吗那上面的黑硅纹理
就是由电子束光刻的机器完成的说到
这儿啊不知道你有没有关注过
nasa的官方推特二零二零年他
发布了一条活动标题是将你的名字送
上火星只要你进入nasa官网填上
姓名你的名字就会随着毅力号火星车
一同登上火星别笑啊这是真的一千多
万名申请者的名字被刻在了毅力号其
中一块芯片上用的就是电子束光刻技
术想想要在直径只有几毫米的芯片表
面刻上一千多万个名字这技术确实挺
牛的另一方面胡迪觉得nasa这也
算是变相给自己打广告了哈哈哈
穿过隔断门走进干蚀刻实验室咱们
继续来讲芯片制造通过前面的光刻
技术电路图案在晶圆表面成型不过这
还只是盖房子的第一步这时候的晶圆
表面可能还会有一些微粒物质的沉积
这对接下来制造的芯片精确度会产生
一定影响所以呢我们要用干蚀刻的
方法来将晶圆表面图案修正所谓干
蚀刻就是通过光气体等腐蚀性材料对
多余的部分腐蚀处理直白一点来说和
抛光差不多西方古代主要用这个方法
来建造盔甲和武器与之相对的还有
通过液体进行腐蚀的湿蚀刻不过相比
起来干蚀刻污染小洁净度高一般
航天工业当中啊还是用干蚀刻的比较
多到这儿啊芯片的地基才终于算是打
稳了但光有一层还不够盖房子得层层
叠加才行于是一批批和地基相似的
建材往上堆积楼层逐渐增加一座
纳米级别的迷你芯片大楼就建成了
盖楼这意思整明白了但要制造一块
完整的芯片出来过程中还有很多重要
步骤和工艺技术胡迪呢就挑了其中的
薄膜工艺来重点介绍介绍我们都知道
作为多层建筑的芯片是靠电驱动工作
的它的每一层都有着不一样的电路图
电路图完成之后经过离子注入这一
步骤电路就可以连通不难理解毕竟
咱们生活中的大楼每一层每个房间也
都有不同的功能嘛当电流流经不同
结构和功能的位置时就会发挥不同的
作用这就要求不同功能的电路之间
需要有堵绝缘墙而彼此相关联有合作
关系的电路之间呢则需要可供电流
通行的通道要实现这个结果薄膜工艺
正好可以帮上忙他能将不同成分的
材料分别制成绝缘薄膜金属薄膜等覆
在芯片每层电路之间达到相当完美的
隔断和导电效果这间实验室向我们
展示的化学气相沉积法就是薄膜工艺
的一种各种原材料在机器中经过高温
加热变成气态气体之间相互产生
化学反应就会形成我们需要的薄膜
分子它们落到芯片表面就意味着覆膜
完成
薄膜工艺中的气相沉积法一般分为
化学和物理两大类物理气相沉积用的
则是纯纯的物理方法在对原材料进行
高温加热之后使用专业手段把气体中
的分子打散成更小的原子和离子再让
散落后游离的原子和离子自然落到
芯片表面胡迪称他为暴力覆膜法
哈哈哈怎么样听到这儿对芯片的薄膜
工艺有没有明白一点胡迪知道很多人
乍一听覆膜工艺这个名词肯定以为是
咱们平常买电器的时候常见的那层
蓝色保护膜错了气相沉积实验室里
研制的薄膜可比那小多了不仅有
金属膜合金膜还有半导体膜陶瓷膜
总结一下就是万物皆可制膜而且这种
方法制成的薄膜又薄又坚固打个比方
jpl许多无人探测器的微器件上都
有一层无应力膜它在任何状态下都能
保持原样不会变形没了变形这阻碍的
影响大大提高了探测器的灵敏度呢
哇塞这间实验室里头都是大家伙这
密密麻麻的线路把人都看晕了哈哈
介绍一下吧这里是分子束外延实验室
分子束外延是刚才提到的物理气相
沉积的一个小分支它的特别之处在于
需要在超高真空条件下进行操作这样
制成的薄膜受到的污染更小表面极其
清洁受到这层膜保护的仪器精确程度
自然就更高了了解完薄膜工艺实验室
的游览终于快要结束了你发现了没有
mdl制造芯片的重点好像并不在
芯片性能上而是注重芯片保护这是
因为啊航天级芯片最重要的任务是
适用太空环境太空中有大量的高能
粒子和宇宙射线芯片一旦受到辐射
工作效率就会大大降低所以呢对于
航天芯片来说穿好防护服才是第一位
的胡迪再告诉你一个小知识实际上
航天级芯片的运算性能还不如你家
电脑的呢
参观完毕高端科研实验室咱们走到
机械制造车间来醒醒脑这儿的工作
相对来说就容易理解的多了机械制造
车间嘛形象点说就是个硬件工厂为
大多数探测器制造外部硬件以及各种
零部件喷气推进实验室内部所需的
部分硬件也被他承包了不过你也听
出来了吧是部分并不是所有硬件都由
这里生产向下俯视一圈你会发现这里
没有大规模批量生产的机器三千
平方米的空间被分隔成数十个小车间
大部分都是半自动化实操环节还得等
机械师亲自上场责任到人主要加工的
呢是钛和铝材料因为他们的质量相对
较轻操作起来也更方便行了咱也不多
说了这角度啊看的不过瘾走下去看的
更清楚些
一进入机械制造车间琳琅满目的工具
车床映入眼帘不瞒你说啊胡迪除了
旅行师这个主业之外还是个机械迷对
机械制造这个行业倍儿有兴趣对我
来说这里简直就是天堂般的存在带你
来这儿啊也算是我的一个小私心啦
嘿嘿刚才我提到机械制造车间里的
硬件基本都是手动加工的这不咱们
身边刚好有一位机械师在操作车床
虽然他看起来有点陈旧了但人家胜在
极高的精度上用他加工而成的硬件
误差小到零点零零零一英寸换算成
毫米小数点后还有好几个零二零二零
年登陆火星的毅力号火星车部分零件
就是出自这台车床有句话怎么说来着
再现代化的工厂也得需要一台精密的
车床来为他坐镇呢
建造航天飞行探测器所需的微器件
零部件都已准备完成现在就可以进入
洁净室进行组装和测试了这是探测器
在发射升空之前的最后一个步骤用
通俗点的说法解释一下洁净室也叫
无尘室顾名思义无灰尘无污染在这儿
组装和测试探测器可以最大限度降低
出现故障的概率虽然我们在新闻上
看到的都是探测器发射成功的喜讯但
实际上失败案例也有不少而且大多数
元凶都是被疏忽的脏东西举两个例子
啊一九九零年欧洲航天局发射的阿
丽亚娜四号运载火箭由于管道中的
一小块抹布导致了坠机一九九四年的
一次发射中因为污垢导致了发动机
瘫痪可你也知道探测器一旦升空就不
可能再有修理和清洁的机会了这样
看来在洁净室进行最后的组装和测试
环节确实是必不可少的呀好了话不多
说接下来就让我们走进jpl的洁净
室切身感受一番哦对了jpl有两间
洁净室分别是一号和二号咱们现在
看到的是一号二号的行程胡迪为你
安排在后头别搞混了
美璟世界致力于让你拥有更真实和
身临其境的游览体验所以胡迪为您
安排了工作人员全套流程刚才说了
洁净室意味着纯净无尘那现在作为
工作人员的我们也得确保自身的洁净
在进入洁净室之前咱们首先来到
更衣室换上专业的服装根据工作性质
的不同这里的工作服被分为两种几排
架子上挂着的叫做长袍工装看起来
有点像实验人员的衣服哈它由特殊的
材料制成通常都会配备头套手套鞋套
和口罩还有接地带喏就是同样悬挂
着的黑色电话线戴上接地带可以
有助于防止静电聚集要知道对我们
来说细微的静电对探测器电子设备的
影响却是十分严重的另一种工作服呢
就是柜子里堆叠着的兔子装别多想了
其实就是防护服因为和兔子装类似就
有了这个外号一般执行清洁度要求更
高的任务时才会穿上它现在你自个儿
挑一件喜欢的换上吧胡迪已经等不及
要带你开启下面的游览啦
是不是以为换完衣服就能直接走向
洁净室了哈哈错喽在那之前还有气闸
室等着你呢它的作用是隔绝内外空气
有效防止洁净室和外界接触可能不太
好理解啊不过没关系科普这种事啊
交给胡迪您放心气闸室实际上就
相当于咱们进入洁净室的一个缓冲区
这儿啊随时都有净化风往里吹排风口
也一直开着自我洁净功能十分强大当
工作人员或是航天器进入气闸室经过
这一系列进风送风身上的灰尘等
污染物自然就被排出室外了等到洁净
程度达到要求洁净室的大门才会为
我们打开为了防止空气感染外部门
一号门及二号门中任何两扇门都不能
同时开放这让胡迪不禁想到了小说中
的藏宝机关一重又一重
经过层层关卡我们终于进入一号
洁净室内部了在jpl的两个洁净室
中一号是资历更老的大哥内部空间也
要更大一些大约有一万两千多平米
环顾一周前面有个穿防护服的
工作人员原来啊这就是兔子装的
真面目啊哈哈哈说回一号洁净室建于
一九六一年的他最初是为了支持
nasa最早的探月任务而建上世纪
六十年代nasa的游骑兵号月球
探测器水手号行星探测器都在这里
组装完成此后一号洁净室就一直是j
pl大部分航天探测器的组装和测试
地点胡迪数数啊有伽利略号海盗号
旅行者一号等等飞行探测器还有勇气
号机遇号好奇号毅力号等全系列火星
漫游车他们的照片都被展示在了洁净
室一侧的墙上你不妨瞅瞅其中有哪些
是你认识的
在进入洁净室之前我们见识了气闸室
的自净能力但那并不意味着咱们身上
就完全不存在污染物了为此洁净室
里头也专门设计了空气过滤系统你往
两侧观察观察肯定看见墙上的通风口
了吧空气被吸入北侧观景廊边上的
通风口然后经过两次过滤绕一圈从
南侧风口返回这时候送进来的就是
干净的空气同时啊过滤系统里还添加
了充足的水分以此提高室内湿度降低
静电风险配备了空气过滤系统的一号
洁净室洁净等级达到了一万级意思是
每立方英尺空气中的灰尘颗粒不超过
一万个这意味着探测器中基本不会有
微生物的存在反向思考一下就是
探测器把微生物带到太空并被我们
发现到时候还以为那是外星球的生命
迹象那可就尴尬了不是
在洁净室参观最重点的组装和测试
场景绝对少不了来来来快看西区的
工作人员正在进行一项探测器组装
任务眼前这个几乎和一台suv同等
大小的大家伙是美国国家航空航天局
和印度空间研究组织合作的
nisar探测卫星sar即
合成孔径雷达是一种人造卫星它是
唯一能在黑夜以及云雾条件下对
地球表面进行观测的遥感卫星这种
穿越云雾和不分昼夜的能力决定了他
在国防金融农业应急等领域都有着
重要地位二零二一年咱们河南特
大暴雨灾情期间各灾区雷达成像数据
均来自sar卫星美国和印度合作制
造的这台呢主要用于研究自然灾害和
全球环境变化只需要十二天的时间就
能完成一次全球地表成像期待一下他
二零二三年发射升空后会给我们带来
哪些惊喜吧
哎发现没这会在你面前的已经不是
刚才的雷达卫星了嘿嘿没错咱们又换
地方了你应该能猜得到这里是二号
洁净室他是一九七六年为了支援
旅行者号星系探测器任务开设的虽然
看起来比刚才的一号要小很多但人家
高啊更适合组装有一定高度的大型机
子三层楼高的土星探测器卡西尼号就
出自这里一会儿啊我带你看看他的
模型去咱们现在的重点呢还是关注下
正在进行的任务这台被固定在半空中
的是预计二零二二年发射的psyc
che小行星探测器组装完成后的它
将会有一个网球场那么大它的目标是
一颗叫做十六psyche的小行星
叫它灵神星你可能会更熟悉一些灵神
星是太阳系中质量最大的小行星之一
从目前传回的雷达影像来看它主要由
镍铁等重金属构成而且还遍地黄金堪
称太阳系首富你说说啊怪不得咱们要
对他进行探索呢哈哈哈
上太空挖矿总归还是个玩笑话究竟
为什么要探索灵神星呢真正的答案
其实藏在我们脚下别误会不是你站的
这地方而是地球深处的地核我们已知
地核是一个由镍和铁构成的实心球体
但它的外部被裹满了整整两千八百多
公里厚的岩石让我们没法近距离对它
进行研究而灵神星的整体组成刚好和
地核高度相似再结合之前说的宇宙大
爆炸理论小行星和大行星都是由爆炸
后的物质聚合而成所以灵神星极有
可能就是个裸奔的地核如果这一假设
成立那么对他进行研究就可以帮助
人类更好的了解地球的形成过程了
然而至今为止还没有一台探测器到达
过灵神星有关于他的影响都是其他
小行星探测器顺手拍下的看上去一片
模糊所以严格来说我们连灵神星到底
长啥样都不知道不过咱们现在有ps
yche了从二零二二年发射开始算
他抵达距离地球五亿公里的灵神星需
要四年左右的时间也就是二零二六年
我们就能一睹灵神星的真实面貌到这
里一台探测器升空前的准备工作就全
部完成了下一个问题他们进入太空之
后是如何工作的呢走胡迪带你寻找答
案去
观众朋友大家好这里是由场外记者胡
迪在毅力号火星车探测现场为您发回
的报道哈哈当然不可能是真的火星了
这里其实是jpl开辟的一处模拟
火星测试区介绍这地方之前呢咱们先
谈毅力号和火星探索在前面的游览中
胡迪不止一次提到了火星二零二零
计划人类在二十世纪末的时候就已经
对火星表面的景观了解挺多了再
进一步当然就是搜寻生命迹象在二零
二零年以前有勇气号和机遇号发现
火星上曾经可能存在过水好奇号更牛
他通过钻探火星表面的沉积岩发现了
三种不同的有机分子有机化合物可是
生命的基础啊这意味着火星上很有
可能真的存在生物为了继续寻找火星
生命一辆各方面能力都超过好奇号的
火星车被研发了出来堪称好奇号二点
零版本这就是火星二零二零计划的
主角毅力号二零二零年七月三十日
毅力号搭载火箭顺利升空经过六个多
月的飞行成功登陆火星火星场机房这
台是他的双胞胎兄弟乐观号他有什么
来头又是用来起什么作用的呢别急
走到外头的火星场听胡迪细细道来
哟乐观号也跟着咱们一块儿出来晃悠
了啊不对咱们是闲逛人家可是正经
工作中呢根据nasa的介绍乐观号
是毅力号的一比一工程版俗称测试机
负责在火星场模拟毅力号的探测过程
两者的配置几乎一模一样包括外观
内置计算机摄像头等等咱们能看到
毅力号传回的大多数相片基本都是他
头顶的相机拍摄的不过他俩之间也
存在几个区别其中之一是供能方式
登上火星的毅力号采用了先进的
核动力电力传送方式而待在地球的
乐观号则采用了普通电力传送你看他
身后长长的尾巴就是接通电源的电线
用来供电和传输数据另外一个不同
之处在于乐观号上有个冷却系统这是
因为啊毅力号在火星面临的是极低的
寒冷温度而乐观号所在的南加州有着
炎热的夏天为了更真实模拟火星环境
冷却系统必不可少
一般来讲游戏软件之类的测试版本都
会发布在正式版之前测试没问题了
正式版就可以上岗但乐观号不一样他
在火星场的模拟任务和毅力号在火星
的任务是同时进行的他的目的是先于
毅力号发现可能遇到的问题为日后的
探索提供帮助主要模拟的呢有正在
进行的移动测试以及程序运行测试
设备传输测试等等在这个过程中如果
遇到问题工作人员就会对此进行解决
并把问题记录下来形成程序补丁传
送给远在四亿公里之外的毅力号让他
自主学习和分析以便获得解决同样
问题的能力说到这儿啊胡迪太想
感叹一句人工智能果然足够强大不过
呢从现实情况来看毅力号像会面临的
问题肯定是要更复杂的到时候具体
怎么做还得看他自己临场应变喽
不得不说啊这火星场整得还挺像那么
回事儿跟胡迪在影像中看到的火星
地貌十分相似这个角度呢刚好可以
感受到火星车更真实的现场探测环节
再联系到毅力号的实地考察要是碰上
左边那种大石块真是不太容易呢在
火星场最后一个部分胡迪和你唠唠
毅力号的任务时长他的任务期被定为
一个火星年大约是一点八八个地球年
但按照几个前辈的例子他大概率是要
疯狂加班的双胞胎火星车勇气号和
机遇号原本设计寿命九十天结果分别
干了七年和十五年学长好奇号二零
一二年登陆火星至今仍在运行毅力
号嘛不出意外也绝对能突破原定的
工作期限他的火星探险故事才刚刚
开始呢
不知道你有没有注意过航天界每次
发射了新的探测器都会举行新闻
发布会咱们现在来到的这间礼堂就是
jpl举行新闻发布会以及各类
讲座的地方他以jpl创始人航天之
父冯卡门命名环顾一周礼堂两侧陈列
着数台jpl历史上著名的探测器
模型他们的原型有的已经正式退休有
的还在继续执行探测任务还有的正在
等待进入太空胡迪呢就从咱们手边
最近的朱诺号木星探测器开始介绍
木星对大多数人来说就像是一个熟悉
的陌生人我们在很多影视作品中见到
过他但又对他知之甚少甚至连大气层
有多厚这个基本问题都不得而知带着
给木星做一次全身检查的任务朱诺号
在二零一一年飞向了太空二零一六年
他在飞行了整整五年后才正式进入
木星轨道不过朱诺号是幸运的在实际
运行中他所受到的辐射比最初预计的
要弱得多原计划二零二一年七月结束
任务的他目前依然源源不断向我们
发回各种数据帮助科学家们发现了
很多从未见过的神奇木星现象
朱诺号身边这位大兄弟胡迪在之前的
游览中也多次提到他呢实际上是一对
孪生兄弟的等比例模型给个提示啊
他们曾经飞掠木土天海四大行星最终
目标是系外宇宙没错我说的就是
大名鼎鼎的旅行者号从外观上看
旅行者号就像是一个光秃秃的大锅盖
垂着两条又细又长的手臂看似行动
轻盈实则重达八百公斤正中间这个
多面体是他的心脏包含了大量维持其
动力的电子器件上面的圆顶天线用来
和地球保持联系手臂上则是照相机
光谱仪等等探测设备他们一九七七年
从地球出发如今已经踏上了奔往
太阳系外的旅程其中携带的核动力
电池预计可以维持到二零二五年等待
他们的将是此前任何飞行器都从未
探访过的神秘地带和旅行者号同样
备受瞩目的还有他的一个小秘密你仔
细看他的心脏部分注意到外头那个
科幻感十足的大圆盘了吗那是一张
实打实可以播放的铜质镀金唱片里头
记录了来自地球的声音音乐和照片
包括五十五条全球人类的祝福语表面
的图案说明了它的使用方法这是人类
送给外星人的礼物没准啊他以后在太
空中漂着漂着真的能帮我们找到和
人类一样的外星生命
如果你仔细听了胡迪的讲解肯定记得
我们在土星板块游览时说到了被称为
太阳系最伟大探测器之一的卡西尼号
现在它的模型已经摆在我们面前了
上世纪八十年代美国宇航局提出了
一个一箭双雕的宏伟计划打算把一个
轨道探测器和一个着陆器绑在一起让
他们一同飞往土星其中的轨道探测器
就是卡西尼号着陆器则是右边玻璃
匣子里的惠更斯号他要去的地方是
土卫六他们俩不光要探测土星土星环
还要探测土星的几乎所有卫星甚至
还要在土星环中来回穿越计划预算
达到了惊人的三十多亿美元不过还好
啊钱没白花二零零四年卡西尼到达
土星上空第一时间传回了比以往都要
清晰的土星影像任务期间他整整围绕
土星运行了一百四十圈从各个角度对
土星和它的卫星进行了许多科学研究
但你知道再伟大的任务也终将迎来
谢幕的时刻二零一七年为了避免燃料
告罄后的飞船失控地球上的科学家向
卡西尼号下达了最终指令坠落土星他
以每小时十二万公里的速度径直冲向
土星大气层在这个过程中飞船碎裂
化作无数流星成为了土星的一部分就
好像英雄的骨灰洒在了他所热爱的
土地上说真的胡迪当时观看卡西尼号
坠毁动画的时候不禁流下了热泪这位
壮烈的勇士绝对担得上史诗级英雄之
名
不知不觉就走到了礼堂中最后一台
探测器身前了这个名为swot的
家伙是一颗人造地球卫星全称
surfacewaterand
oceantopography
地表水和海洋地形卫星由美国航天局
加拿大航天局英国航天局和法国空间
研究中心四家单位联合开发他是这里
唯一一台还没上过天的探测器计划于
二零二二年的上半年发射前面说了
水资源是nasa的研究重点而sw
ot听名字也能知道是为探测地表水
和海洋地形而生它是全世界有史以来
第一个对地表水进行全球调查的卫星
主要用于观测海洋湖泊河流的高度和
流量变化帮助科学家了解全世界还有
多少淡水资源可供人类使用另一方面
swot所测得的水流和高度数据还
为我们预测洪水提供了可靠帮助当
卫星检测到洪水波时他将迅速把数据
传回地球在预测洪水和洪水减灾这块
儿能够发挥相当大的作用呢
相信大部分人一说到飞行探测器就会
想到太阳系和宇宙但我也想告诉你的
是除了深空探测之外地球探测也是
十分重要的任务和行星探测器星系
探测器相比人造地球卫星才是发射
数量最多用途最广发展最快的无人
航天器虽然jpl主要以研究深空
网络星际任务出名但其实啊这里的
绝大多数工作也还是围绕地球探测
展开别忘了美国进入太空时代的帷幕
就是jpl的探索者一号卫星拉开的
所以在本次行程末尾胡迪带你走进
了地球卫星控制中心这里是工程师和
数据分析师的工作区域他们在这儿
监控和操作由jpl管理的地球轨道
卫星目光往这位女性工作人员身后的
卫星照片墙上看看我们之前了解过的
swot和nisar都在其中呢
在地球卫星控制中心外有一个较宽敞
的游览区这里以正中间的地球模型为
中心四周展示了jpl对地球的观测
重点比如森林云层大气他们都指向
同一个研究目标那就是地球气候我想
每个人都一定在意过全球气候变暖的
问题原本我们的地球经过上亿年的
演化成为了太阳系中最适宜生命诞生
的家园动物的呼吸作用植物的
光合作用让它实现了一个完整的
碳循环形成恰到好处的温室效应让
空气中的二氧化碳浓度维持在一个
稳定区间可随着人类持续砍伐森林
焚烧化石燃料温室效应不断累积
二氧化碳浓度越来越高从而导致温度
上升气候变暖冰川消融生态平衡遭到
了极大影响jpl所做的就是通过
卫星来对气候温度等各方面进行观测
让我们了解气候变暖的具体原因并
从中找到合适的解决方案
要想全面了解地球当然每一个角落都
不能放过陆地海洋天空都是jpl的
目标那观测数据除了来自地球轨道
卫星之外呢还有个渠道你肯定猜不
出来是哪儿嘿嘿揭晓答案国际空间站
没想到吧美国作为国际空间站的常驻
国家他的航天数据大多和空间站共享
比如地球的海平面高度大气中的臭氧
含量等等可以说国际空间站也是jp
l获得地球观测数据的一个重要
来源不过说个扫兴的事儿到目前为止
国际空间站已经在职二十多年了可一
开始人类给他的设计寿命才不过
十五年据科学家推测估计再过个几年
他就得报废了这样一来nasa就
不得不找到一个新的替代方案才行喽
喷气推进实验室最后一站是这间
多媒体室欣赏着屏幕中这个熟悉的
地球画面回顾一下今天的jpl之旅
从地球到太阳系再到更大的宇宙我们
见识到了太多太多为人类探索太空
贡献出力量的无人探测器他们是人类
探索太空历程中的里程碑但绝不是
终点太空探索这个给我们带来无数
惊喜和传奇的故事还远不会结束我们
期待着未来还会出现更多的无人
探测器为我们解开关于宇宙的层层
谜团好了本次行程胡迪就陪你到这儿
了本次行程画质全程超清强烈推荐你
戴上vr头显获得更身临其境的体验
戴上头显各种飞行器就都触手可及了
没有头显的话可以来美璟商城里挑
一个全世界都可以身临其境哦最后
感谢行程策划leo行程顾问十一汪
洁奇点使者三体迷我是美璟旅行师胡
迪期待在下一次旅途中和你见面