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火星车

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火星车
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2017/10/9 9:04:53
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产生历史/火星车

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 鉴于火星是太阳系中表面环境与地球最接近的天体,很多人认为,火星上可能有“火星人”,至少有生物。这些猜测使人类对火星的兴趣进一步提高。因此,航天技术发展起来后,(前)苏联美国都开始发射火星探测器。1962年11月前苏联向火星发射第一个火星探测器“火星1号”。此后的30多年,人类共向火星发射了30多个探测器。即有环绕火星飞行的轨道探测器,也有登陆火星的探测器。

这些探测器给人类带来很多信息,尤其是基本否定了火星上有生物的可能。但还是有人认为,火星上也许只有局部地区有少量低等生物,固定的探测器无法找到;同时人类也想进一步了解火星更多地区的情况,火星漫游车应运而生。

1997年发射的火星探路者号探测器第一次释放了火星漫游车索杰纳号。但它仅有微波炉大小,重约10kg,不能离开固定的探测器(火星探路者号)太远。

2003年美国航空航天局(NASA)又开始了新的计划,发射“双胞胎”火星漫游车。这两车火星漫游车的官方正式名称为火星探测漫游者,代号MER(英文缩写),两车分别代号MER-A和MER-B。

2002年11月4日,美国航空航天局宣布与著名玩具公司乐高协作,举行“为火星漫游车命名”的竞赛。据悉,共有近万人参加了这项活动。美国亚利桑那州的9岁女孩,索菲·科利斯最终脱颖而出,成为优胜者。两车分别命名为勇气号和机遇号。

苏联火星车/火星车

“火星2号”和“火星3号”

 “火星2号”发射时间:1971年5月19日

“火星2号”登陆时间:1971年11月27日

“火星3号”发射时间:1971年5月28日

“火星3号”登陆时间:1971年12月2日

“火星2号”和“火星3号”探测器都是苏联“Marsnik”计划的组成部分,它们都成功抵达火星轨道,并给这颗红色行星拍摄了大量照片。这两颗探测器完全一样。“火星2号”和“火星3号”探测器包括登陆器,登陆器带有火星车,名叫“Prop-M”。 每个火星车通过一根15米长的电缆与各自的登陆器连接在一起,通过这种方法传输信息。

两个火星车通过滑雪板“走路”,它们的装备可以对火星土样进行分析。然而最终两个火星车都与母船失去了联系。“火星2号”号坠毁在火星上。而“火星3号”在软着陆20秒钟后便停止了工作。它们的前辈――“火星1号”在前往火星的途中就失败了。[1]

美国火星车/火星车

1999年1月:“火星极地着陆者”号发射,当年12月在火星南极降落过程中,着陆器以及携带的两个小型探测器与地球失去联系。

2001年4月:“奥德赛”号探测器发射,当年10月抵达绕火星轨道,并一直工作至今。

2003年:“勇气”号和“机遇”号火星车分别于6月和7月发射升空,前者目前(2011年)已与地面失去联系,后者仍在超期服役。

2005年8月:“火星勘测轨道飞行器”升空,2006年3月进入绕火星轨道,目前(2011年)仍在火星轨道上探测。

2007年8月4日:“凤凰”号火星着陆探测器升空。它于2008年5月25日成功降落在火星北极附近区域,目前(2011年)已与地面失去联系。

2011年11月26日,美国“好奇”号火星车从佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地发射升空,这个探测器主要用于探索火星过去或现在是否存在适宜生命生存的环境。[2]

索杰纳号

1997年7月4日,美国“火星探路者”飞抵火星考察。“火星探路者”上执行火星探测使命的索杰纳火星车是一个有6个轮子的小机器人。

它主要探测和分析大量岩石和土壤的化学组成,所配的仪器为一台阿尔法质子X射线光谱仪。索杰纳火星车前部有两台黑白照相机,后部装有一台彩色照相机.可对附近目标拍摄特写镜头,其上还有一个调制解调器,所获得的探测数据通过该装置传到着陆器上,再由着陆器传回地面控制中心。

“火星探路者”降落在火星上6小时后,就向地面控制中心发回了第一批彩色照片,其中一幅360度全景照片显示出火星的地表活像地球上的荒漠,着陆点附近有一些鹅卵石,远处依稀可见约300米高的山峰和丘陵。火星岩石主要由石英长石辉石构成,这种组成与地球上的岩石非常相似。索杰纳火星车在探测器着陆点附近还发现了三种类型的土壤,在距着陆点几千米处发现一长形的浅陨石坑,这有可能提供小行星撞击火星的证据。

火星车许多火星照片还表明,在探测器着陆的阿瑞斯平原远古时曾发生过特大洪水。从照片上可清楚地看到因受强大洪流冲击而堆积的鹅卵石和岩石上留下的白色水痕。索杰纳火星车对火星岩石的分析,有利于支持火星上曾有过生命的论点。

索杰纳原来的设计寿命为7天,登陆器为30天以上。然而,索杰纳却工作了3个月,是原设计时间的12倍多。探路者的主发射机直到1997年9月27日才停止工作,它的微型辅助发射机直到10月6日仍发回信号,此后才陷入沉没之中。之后NASA的科学家们经过5个多月满怀希望的努力,想再与索杰纳及探路者取得联系,但终于以失败告终,于是他们把当地时间1998年3月11日下午1时21分作为探路者及索杰纳的死亡时间,这是在它登陆后的第250天。登陆器和火星车的寿命大大超出了科学家们的期望。

勇气号

2003年6月10日,勇气号发射成功。2004年美国东部标准时间1月3日勇气号登上火星。 勇气号长1.6米、宽2.3米、高1.5米,重174千克。它的“大脑”是一台每秒能执行约2000万条指令的计算机,不过与人类大脑位置不同,计算机在火星车身体内部。它有自己的大脑、颈、头、眼睛、手臂,甚至还掌握着与人类地质学家所用工具类似的放大镜和锤子。所谓“颈”和“头”是火星车上伸出的一个桅杆式结构,距火星车轮子底部高度约为1.4米,上面装有一对可拍摄火星表面彩色照片的全景照相机作为“眼睛”。两台相机高度与人眼高度差不多,有了它们,火星车能像站在火星表面的人一样环视四周。当“勇气”号发现值得探测的目标,它会以6个轮子当腿,运动至目标面前,然后伸“手”进行考察。火星车的“手臂”具有与人肩、肘和腕关节类似的结构,能够灵活地伸展、弯曲和转动。上面带有多种工具。工具之一是显微镜成像仪,能像地质学家手中的放大镜一样,以几百微米的超近距离对火星岩石纹理进行审视。另外还有穆斯鲍尔分光计和阿尔法粒子X射线分光计,可以用来进一步分析岩石构成。还有一个相当于地质学家常用的小锤子的工具,能在火星岩石上打出直径45毫米、深约5毫米的洞,为研究岩石内部提供方便。

机遇号

作为勇气号的“孪生兄弟”,机遇号也在2003年6月25号成功发射。他与勇气号结构相同,任务也基本相同。

他们的基本任务是寻找火星上是否存在过水的证据。根据它们各自的发现,科学家已能就此得出肯定的结论。在探测使命延长后,它们将继续在火星上探水。此外,科学家还为火星车拟定了其它一些新的科研目标,包括继续研究火星大气、对绕火星运行的探测器数据进行校验以及研究火星车太阳能电池板在尘埃长时间沉积情况下特性的变化等。

好奇号

“好奇”号火星车以前被称作“火星科学实验室”,后来根据一项大学生命名竞赛结果得到了“好奇”号这个名字。是最具技术挑战的一个星际探测器。它大小与普通小汽车相当,比“勇气号”和“机遇号”重5倍之多,过900千克,长度约为“勇气号”的两倍。

以核动力驱动的“好奇者号”携带的探测设备更多、更先进,在火星表面的连续行驶能力更强。它能够在火星崎岖的表面行进得更远,其设计原件也超出了两位“前辈”两倍之多。“好奇者号”火星探测器有行驶用的6个轮子,而在它的立柱上安装有摄像机,但是与“勇气”号和“机遇”号不同,它将安装有一台激光器以便蒸发表面岩石薄层,因此它有可能研究地表下层。MSL同样也将收集岩石和盐沉积物进行分析,MSL舱内将安装有识别像蛋白质、氨基酸以及其他酸和碱一类有机物的特殊仪器,这些有机物有可能是生命活动的产物。  

用于MSL的核反应器由美国能源部研制,核反应器动力通过衰变时获得,因此火星车动力源可以在火星表面上维持一年或一年以上的研究。另外,MSL还安装有太阳能电池,太阳能电池有助于整个使命的完成。 

并且“天鹤(Sky-crane)”助降系统也十分先进。它还拥有一套进入火星大气层的新系统,该系统对于未来的火星探测任务以及将火星样品带回地球而言,同样至关重要。

这一探测器在2009年时延迟发射,已直接导致探测器的花费上升了86%,从9.69亿美元上升为18亿美元。整体费用也上升了56%,从16亿美元变为25亿美元。由于地球和火星每两年才会出现一次最佳位置,如果这次仍再延误,下次的发射时间将为2013年,额外费用又将增加5.7亿美元。

直到2011年2月份为止,“好奇者号”仍存在1200个亟待解决的问题。不过到2011年3月,“好奇者号”已开始准备11月的发射行动。6月22日它还被运往位于美国东部佛罗里达的肯尼迪航天中心。计划于2011年11月25日到12月18日之间发射。所以由于探测器的复杂性,仍有很多人认为,直到11月25日,也未必能将一个完美的探测器送上火星。

“好奇者号”探测器将降落在火星的盖尔陨石坑中的一个5000米高地附近的层状沉积物上。这个陨石坑位于火星赤道以南,形成于大约3.5亿至3.8亿年前,面积相当于美国康涅狄格州和罗得岛州之和。盖尔陨石坑内中心山丘的层状物含有黏土和硫酸,着陆点周围存在沉积物形成的冲积扇区域,这些物质和地貌的形成都与水有关。[3] [4]

英国火星车/火星车

2010年,英国科学家设计出一款新型核动力跳跃式火星车,它每次能跳0.5英里(约合800米)远,用以对这颗红色行星的表面展开探索。 在为期6年的任务期间,它可以行进400英里(约合645公里),远远超过美宇航局的“勇气”号火星探测器。后者7年间仅在火星表面漫游15英里(约合24公里)。这款创新性火星车可吸收火星大气中的二氧化碳,接着像火箭一样,将二氧化碳压缩为燃料驱动其前行。它每次充电需要一周时间,将会对火星表面和地下的物理与化学特征进行勘测。

英国莱斯特大学研究人员在英国《皇家学会学报:A辑》杂志上详细介绍了他们的设计。“这款火星车的核心是放射性同位素热源。这个热源将有两种用途。一种是热源将热能传输给推进剂(燃料),令火星车加速行驶。燃料是从富含二氧化碳的火星大气中搜集而来。所以,要想加燃料,每跳一次以后,热源会转换为电力生成模式。电力会驱动一台压缩机,从火星大气中搜集二氧化碳,压缩到燃料箱。

跳跃式火星车可以令科学家对以前难以到达的区域进行勘测,比如多岩石地形,或常见于陨石坑的陡峭斜坡。如此一来,科学家就能揭开火星过去是否更湿润的谜团,甚至于证实火星环境是否支持生命。[5]

十大发现/火星车

火星曾是一个湿润的星球

很久以来,科学家便认定火星也一度是一个湿润的世界,“机遇”号和“勇气”号的发现更是为他们的这一推测提供了强有力的证据。这些证据包括富含硅石的土壤、火星“蓝莓”以及波浪状的岩层,所有这些都只有在水流过火星地表时才能形成。

测量火星温度

火星车提供的数据允许科学家得以第一次创建一个有关火星温度的详细的温度曲线图,同时也第一次提供了有关火星上存在上升热气流的证据。后者能够为未来的火星飞船设计师提供帮助。

拍到类似地球上的云

在众多的“第一”中有一个是不得不提的:两个火星车第一次在火星表面拍到火星空中类似地球上的云。

给地球拍照

在火星车的帮助下,人类第一次得以在遥远的火星上拍摄地球照片,虽然无法与阿波罗号宇宙飞船的8名宇航员拍下的著名的地球图片相比,但“勇气”号拍摄的这张照片却具有相当大的历史意义,它标志着人类第一次在另外一颗遥远的星球上拍摄地球的照片。

拍摄到火星尘暴

火星车拍摄的地球

2005年,“勇气”号成功地拍下了在火星表面“昂首阔步”的尘暴的录像。这段录像让科学家获得一次难得的窥视火星尘暴的机会。时下,一些较为活跃的过程仍在“修整”火星表面,尘暴正是其中之一。

火星有过三张“脸”

根据火星车传回的数据,科学家认为,火星在经历3个截然不同的地质代过程中变得日益干燥。如果正如我们猜测的,火星上确有生命存在,那它们也只能在火星幼年时期存活下来。

火星原来是个“臭球”

人类还未入主火星,自然不能在这个红色星球上痛痛快快地呼吸一下那里的空气。但两个火星车的发现提醒人们最好不要那么做,原因在于:它们在火星岩石内部发现了高浓度的硫磺,这也就是说,火星就像臭鸡蛋一样发出臭气。

发现星外来客

火星上火山爆发形成的玄武岩

在2005年对火星的探测过程中,“机遇”号偶然间发现了一块篮球大小由构成的岩石。这块岩石是迄今为止人类在另外一个星球上发现的第一颗陨石

火星曾发生过强烈火山喷发

“勇气”号在它的登陆点古瑟夫陨石坑发现了玄武岩,这一发现有力地暗示了该地区可能是一场火山喷发的产物——喷发过程中,岩浆和水混合在一起。

最后的使命

“机遇”号的最后使命可能就是对维多利亚陨石坑的匆匆一瞥。在近两年的长途跋涉之后,“机遇”号最终到达维多利亚陨石坑,随时可能进入坑内一探究竟,但由于一场全球性的尘暴威胁到太阳能电池板的供电,这项任务面临终止的可能性。
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