古詩詞大全網 - 漢語詞典 - 祝融探火在即,重溫“雙胞胎探測器”的機遇和勇氣 | 火星探測簡史

祝融探火在即,重溫“雙胞胎探測器”的機遇和勇氣 | 火星探測簡史

2003年美國發射了兩個火星著陸器——勇氣號(Spirit)和機遇號(Opportunity),它們是美國宇航局火星探險漫遊者任務(Mars Exploration Rover Mission)的兩個項目,而這壹任務又是大的火星探測計劃的組成部分。

勇氣號質量為 1062千克 ,包括著陸器和勇氣號漫遊車。

主要科學目標有:搜尋火星巖石和土壤中水活動的蹤跡、探測著陸區周邊的礦物分布及成因、尋找液態水存在時期的地質學因素等。

勇氣號漫遊車 為六輪設計,各輪獨立驅動, 動力來源為太陽能 。外形尺寸為2.3 1.6 1.5米,重180千克,為火星探路者號索傑納漫遊車的7倍重。

漫遊車行駛的 最高速度為每秒50毫米 平均速度為每秒10毫米 。上面攜帶的科學儀器有全景相機、導航攝像機(Navcam)、微型熱發射光譜儀、穆斯堡爾光譜儀(MB)、α粒子X射線光譜儀(APXS)、顯微成像儀、磁鐵(收集灰塵顆粒)、巖石研磨器等。

01 發射

2003年 6月10日,勇氣號由德爾塔7925運載火箭發射。

勇氣號完成巡航段飛行後,進入火星大氣的進入-下降-著陸與火星探路者號壹樣,即進入火星大氣後,先利用防熱外殼減速,然後是超音速降落傘減速,接著是反推火箭啟動減速,最後利用包裹探測器的四個大型氣囊緩沖著陸過程。

整個探測器在 2004年 1月4日4時26分以 每秒14米 的速度撞向火星,然後四個氣囊彈跳了 28次 最後終於平穩下來。

著陸點的坐標是南緯14.57 ,東經175.47 ,距計劃目標約13.4千米,位於 古斯耶夫隕石坑 (Gusev crater)內,該地區從此被稱為哥倫比亞紀念站。

在整個進入-下降-著陸過程中,著陸器通過火星全球勘察者號傳輸數據。在降落火星大約壹個半小時,安全氣囊放氣後,勇氣號漫遊者展開花瓣狀太陽能電池板,並通過火星奧德賽號向地球傳送信息。

02 任務

2004年1月21日,當宇航局的深空網絡試圖與勇氣號進行聯系時,沒有成功。

由於 勇氣號的閃存子系統出現問題 ,使其自動進入“故障模式”。幸運的是,地面控制人員重新對閃存進行格式化並發送軟件補丁(以防止內存過載),使其在2月5日恢復了正常運行。

第二天,勇氣號使用巖石研磨器 將壹塊巖石表面磨平 ,這是 首次 在火星上完成的壯舉。通過對暴露在外的巖石內部進行分析,科學家們對火星巖石的組成有了新的認識。

原計劃的勇氣號的任務持續90個火星日(到2004年4月4日左右)。然而,噴氣推進實驗室根據其狀態和表現, 多次對勇氣號進行任務拓展 ,以進行更多的探測工作。

隨後重要的 探測活動包括 :考察了博納維爾隕石坑,距離最初的著陸點大約370米,然後到了哥倫比亞山的底部,在那裏花了很長時間進行考察和 探索 。

2005年 ,勇氣號漫遊車開始緩慢地爬山,越過巖石和沙土的地形,準備到達 丈夫山 (Husband Hill)的頂點。它在許多地方駐足調查,經常使用巖石研磨器分析巖石內部結構和物質。

2005年3月,壹場火星塵暴把勇氣號太陽能電池板頂部灰塵吹走,使其電量從通常的60%增加到93%,從而大大延長了任務的壽命。

2005年9月29日,漫遊車終於到達了丈夫山的山頂,這是壹片平坦的小平原,勇氣號從這裏可以拍攝到古斯耶夫隕石坑的360 全景圖。

2006年初 ,勇氣號漫遊車計劃行駛到 麥庫爾山 的北面。

在那裏,勇氣號將接收到足夠的陽光產生電能,在即將到來的火星冬季維持其運行。但這個任務被取消了,部分原因是漫遊車壹個前輪停止了工作。

不過,當漫遊車移動時,不能活動的輪子刮掉了火星土壤的上層,暴露出明亮的富含二氧化矽的灰塵,表明這裏的土壤曾經被水浸泡過。

2007年初 ,控制中心向勇氣號和它的兄弟機遇號上傳遞了 新軟件 。新的程序允許漫遊者自主決定壹些不同的行動,比如是否將特定的圖像傳回地球或者是否延伸遙控臂。

然而,在2007年地球夏季的大部分時間裏,勇氣號和機遇號都面臨著大規模的塵暴,導致太陽能電池板電力產生下降,漫遊者的探測能力受到影響。

2008年底,另壹場冬季塵暴進壹步將勇氣號太陽能電池板的發電量減少到每個火星日89瓦時左右(正常發電量約為700瓦時)。在如此低的電力水平上,勇氣號漫遊車需要使用自己的電池,如果電池耗盡,任務就將結束。

2009年,隨著風吹落太陽能電池板上的灰塵,發電量開始逐漸增加。到 2009年4月,漫遊車恢復到每天約372瓦時發電量 ,足以恢復正常的科學探測活動。

03 結束

2009年 5月1日,當勇氣號在壹個叫做 本壘板 (Home Plate)的西邊向南行駛時,松軟的土壤使車輪無法產生足夠牽引力向前行駛。11月28日,勇氣號的另壹個車輪(右後輪)停止工作。

2010年 1月下旬,在多次嘗試移動勇氣號都沒有成功後,地面控制中心將勇氣號任務重新定義為壹個“ 固定的科學平臺 ”。

它新的任務之壹是 研究火星自轉過程中的微小抖動 ,以確定行星核心的性質是液體還是固體。

為了做到這壹點,漫遊車必須稍微向北傾斜,使其太陽能電池板正好對著陽光以產生足夠的電能。結果,傾斜動作沒有完成, 2010年 3月22日之後, 噴氣推進實驗室已無法再次與勇氣號取得聯系

盡管向勇氣號發出了1300多個指令,建立聯系均遭失敗。宇航局於2011年5月25日中止了恢復聯絡工作,勇氣號火星漫遊車任務正式宣告結束。

04 成就

勇氣號漫遊車的表現和做出的發現,受到宇航局上下的高度稱贊。

勇氣號發現了火星的 沈積巖 ,這往往與水流的沖刷有關;發現了 赤鐵礦物 ,這也與水有緊密的聯系;它在古薩耶夫火山口拍攝的大量照片,使科學家相信遠古時代這裏可能是壹片湖泊。

它發現了 碳酸鹽物質 ,這也與水聯系密切;它拍攝的照片顯示火星早期地質活動和流星撞擊頻繁;它在2006年底發現了 水蝕變礦物 ;它在行駛過程中攪動的土壤中發現含有硫和水的痕跡,預示這裏可能發生過泉水蒸發或火山活動。

這些結果使科學家在火星上確認 歷史 上存在水提供了最新的和直接的證據。

在任務結束後,勇氣號已經在火星上行駛了7.73千米,是原計劃的幾十倍。原計劃它的工作壽命為90個火星日,實際上正常運行了6年2個月零19天,2210個火星日,是原來預期壽命的25倍。

勇氣號的太陽能電池板多次被沙塵覆蓋,多次陷入松軟的沙地,在右前輪失靈的情況下依舊能夠恢復工作。

勇氣號還觀測了火星上的日落、火衛壹“月食”、火衛二淩日和火星上的流星雨等奇觀,***發回了多達12.8萬張照片。

總之,勇氣號漫遊車是壹個十分成功的項目。

機遇號與勇氣號完全相同,只是 考察地點 有所不同。

01 發射

2003年 7月8日,它由德爾塔7925H運載火箭發射升空。

經過為期六個月的旅行,機遇號於2004年1月16日最後壹次航向修正後,2004年1月25日進入火星大氣層並著陸。

密封在安全氣囊內的機遇號國際標準時間04時54分著陸,然後彈跳 至少26次 ,在距預定目標約14.9千米的南緯1.95 、東經354.47 子午線平原降落。這個地區後被命名為 挑戰者紀念站 ,以紀念1986年失去的航天飛機機組人員。

02 任務

機遇號降落在壹個相對平坦的平原上,但在壹個被稱為 “鷹” 的撞擊坑內。這個位置與勇氣號降落位置基本上處於火星相對的兩側。

2004年3月22日,在“鷹”撞擊坑內部進行了廣泛的考察之後,機遇號爬上了撞擊坑的邊緣,開始了它在大約750米外的“耐力”撞擊坑的新壹階段探測任務。

從“鷹”撞擊坑出來後,機遇號漫遊車對仍能看到著陸器、後殼和降落傘的廢棄區域進行了拍攝。

在廢棄的隔熱板附近,機遇號於 2005 年1月發現了壹塊不尋常的籃球大小的巖石(被稱為“隔熱板巖石”),原來是壹塊 鐵鎳隕石

當年晚些時候,機遇號漫遊車駛入壹個區域,它的幾個車輪被埋在沙子裏,導致車輛無法移動。地面控制人員壹次僅能操縱車輛行進幾厘米,此後6周時間機遇號處於休眠狀態,直到2005年6月以後。

2006年 ,機遇號緩慢向南朝直徑800米的 維多利亞火山口 駛去,首次抵達直徑約300米的埃雷布撞擊坑。

2006年3月,它開始了朝向2千米外的維多利亞撞擊坑之旅,這是壹個比勇氣號和機遇號以前考察過的任何撞擊坑都更寬更深的撞擊坑。機遇號於2006年9月抵達維多利亞坑,並發回了其邊緣的清晰照片。

2007年,機遇號遭受到火星嚴重的沙塵暴。到7月18日,太陽能電池板的功率僅為128瓦時,這是漫遊車的最低允許功率。所有的科學活動都只能暫停。

經過大約六周的沙塵天氣,塵暴開始減弱,機遇號又開始正常工作。

2007年9月11日,它進入維多利亞火山口,在裏面呆了將近壹年,向地球上發送了大量信息。

機遇號的下壹個目標是直徑22千米的“奮進”號隕石坑。

在前往途中,機遇號發現了所謂的 馬奎特島巖石 ,它在組成成分和特征上與火星上任何已知巖石或火星上的隕石不同。

巖石似乎起源於火星地殼深處,而且離著陸地點很遠的地方,與機遇號研究過的所有巖石均不相同。

2010年3月24日,機遇號在火星上行駛距離達到20千米,比勇氣號提高了壹倍有余,遠遠超出了原計劃的600米。

兩個月後,5月20日, 機遇號打破了海盜1號著陸器創造的在火星表面連續運行最長時間——6年116天的紀錄

機遇號在朝“奮進”號火山口前進時,於2011年6月1日創造了行駛30千米的新紀錄。

最後,經過近3年、21千米左右的行程,機遇於 2011年 8月9日抵達 奮進號火山口

2012年底到2013年,機遇號圍繞著壹個地理特征—— 馬提傑維克山 展開工作,這個地點能俯看“奮進”坑,分析其巖石和土壤。

2013年5月16日,NASA宣布,通過“奮進號”坑後,機遇號超過了人造物體在另壹個星球上行駛的最遠距離紀錄—— 35.744千米 ,這個紀錄是1972年12月阿波羅17號最後壹次登月的月球車創造的。

2013年 8月,機遇漫遊車來到 索蘭德點 (Solander Point)考察,這裏是很久以前形成了酸性潮濕條件的巖層與壹個較老的更中性環境的巖層之間的接觸區域,位於“奮進”隕石坑西緣附近的凸起部分。

2014年1月底,機遇號在火星表面度過了10年,太陽能電池板的表面相對清潔,使得漫遊車的功率增加。2014年3月壹次“自拍”顯示,機遇號表面被風吹得很幹凈,這就能保持足夠的電能輸出使其繼續工作。

2014年7月28日,在繼續火星探測任務時,宇航局宣布, 機遇號已經突破了蘇聯月球2號漫遊車創造的在另壹個天體上行駛的距離紀錄39千米 ,而機遇號此時已經行駛了40.25千米。此時機遇號仍然工作正常。

2014年9月4日宇航局宣布,將機遇號工作壽命再延長2年,這也是它第九次任務拓展了。新任務是前往附近的馬拉松谷。

9月初,它已行駛40.69千米。

2015年 3月25日,機遇號已經行駛了 42.195千米 ,從而成為“ 第壹個在另壹個星球上完成馬拉松距離行駛的人造物 ”。

2015年6月,由於火星正好處在太陽之後(與地球相對),因此通信受到限制。2015-2016年地球冬季機遇號也迎來火星第七個冬季,由於太陽輻射較弱,它被保持在“能量最低”水平,在此期間機遇號的巖石研磨器清除壹個火星巖石標本上的灰塵。

機遇號還繼續考察了22千米寬的奮進號隕石坑的西緣,特別是馬拉松河谷南側,從西到東貫穿奮進撞擊坑的邊緣。

2016年3月10日,在接近克努森撞擊坑頂部附近的目標時,它以32 的傾斜坡度行駛, 打破了火星上任何探測器行駛的最陡坡度記錄

2016年 10月,機遇號又開始了為期兩年的任務拓展,將考查奮進號隕石坑西緣的“ 苦根山谷 ”。

計劃是讓漫遊者進入壹個溝壑,長度約為兩個足球場。科學家認為,“這可能是壹條被流體雕刻的溝壑,而且水也參與了進來。”

2017年 2月7日,機遇號行駛距離突破了 44千米 ,並朝著下壹個重大科學目標——毅力谷——緩慢前進。

在拍攝了毅力谷中幾幅高分辨率全景照片後,6月4日由於左前輪故障,導致漫遊車傾斜33 。幸運的是,經過幾次矯正嘗試,車輪似乎都恢復了正常。

在6月和7月的大約三周時間裏,由於太陽正好處在地球與火星之間,機遇號與地球的通信量減少。

7月中旬,機遇終於進入毅力撞擊坑,開始駛入溝壑。截至2017年10月31日,機遇號行駛距離達45.04千米。

03 成就

機遇號和勇氣號結構完全壹樣,設計壽命也是90個火星日,但它比勇氣號更加頑強,壹直工作了5352個火星日,比原計劃提高了近60倍。

由於2018年6月10日壹個火星塵暴襲來,極大地影響到與機遇號的通信。

2019年 2月12日, 處於休眠狀態的機遇號未能再度被喚醒 。宇航局噴氣推進實驗室於2月13日宣布,機遇號的使命正式結束。

在漫長的 15年 裏,機遇號在火星上行駛了 45.16千米 ,***傳回超過 20萬 張照片。它還發現了火星上的赤鐵礦、火星上的隕石、水作用的痕跡。

為紀念機遇號對火星 探索 做出的重大貢獻,第39382號小行星以“機遇號”的名字來命名。

勇氣號和機遇號火星漫遊車比1997年的火星探路者漫遊車機動性大得多,能行駛數英裏穿越火星表面,進行野外地質和大氣觀測。

兩輛漫遊車都攜帶著相同、精密的科學儀器,發現了古代火星環境的證據,這些環境具有間歇性潮濕和宜居的特征。

它們火星任務的第壹個科學目標是尋找和描述廣泛的巖石和土壤,尋找火星上過去水活動的線索。

兩個漫遊車的降落點正好在火星兩面,這樣研究工作幾乎可以代表火星表面的全部。勇氣降落地過去可能是湖泊,它位於壹個大型的撞擊坑內。而機遇號降落在梅裏迪亞尼普萊努姆,巖石分析表明這裏曾經非常潮濕。

兩輛漫遊車向地球發送了數十萬張壯觀、高分辨率、全彩的火星地形圖像,以及巖石和土壤表面的詳細微觀圖像。

四個不同的光譜儀 積累了關於火星巖石和土壤的化學和礦物組成海量信息 。第壹次被送上火星的巖石研磨器工作情況良好,使科學家能夠透視塵土飛揚和風化的巖石表面,檢查其內部結構和組成。

利用兩個漫遊車的數據,科學家 重建了火星被水淹沒的古老 歷史

勇氣和機遇號各自找到了過去潮濕條件的證據,這些證據可能 支持微生物曾經存在過的假說

機遇號對“鷹”和“毅力”號撞擊坑的研究 揭示了過去蒸發形成富含硫酸鹽的沙子、沙丘間湖泊的證據 。沙子被水和風改造,凝固成巖石,被地下水浸泡。

兩個火星漫遊車發現了各種巖石,表明 早期火星的特點是撞擊、劇烈的火山噴發和地下水的***同作用 。壹些明亮的土壤斑塊原來是非常鹹的,並受到古代水的影響。總的來說,它們都發現了 古代存在液態水 的證據。