备受青睐的火星探测——著名火星探测器一瞥

美国“双胞胎”

寿命长

美国勇气号和机遇号火星车是一对一模一样的“双胞胎”，各自长1.6米、宽2.3米、高1.5米，重174千克，大小与高尔夫球场的小车相似，于2003年6月10日和7月8日分别发射。它们主要完成的探测任务是判断火星上是否有过生物，明确火星气候特征，掌握火星地质特征；为人类探索打下基石。经过约半年的飞行，勇气号和机遇号分别在2004年的1月3日和24日经历了惊心动魄的6分钟降落过程之后在火星表面安全着陆。它们着陆方式采用与1997年在火星上着陆的“火星探路者”一样的弹跳方式。

勇气号着陆在古谢夫陨石坑，它位于距离火星赤道以南15°的地方。之所以在这里着陆，是因为科学家认为，这里平坦的地形适合着陆。但更深层次解释是，这里有可能是一个干涸的湖床，在这里更易获得火星是否存在或存在过生命的依据。不过，这里终日沙尘暴弥漫，但在设计时已经考虑到这种情况，使勇气号足以抵御沙尘暴的袭击。

机遇号着陆的区域位于与古谢夫环形山几乎相背的火星赤道以南2°的地方，它被称为梅里迪安尼平原，存在氧化铁矿物，而这些矿物通常在有液态水的环境下生成。梅里迪安尼平原是“火星地表最安全的地方”，没有岩石、灰尘和大风的威胁。

与人类相似，勇气号和机遇号火星车有“身体、大脑、眼睛”等，像一个到火星上考察的地质队员一样。按照设计，它在１个火星日能负重跋涉40米。其“身体”是1个保护内部计算机、电子学部件和电池的外壳，并具有温度控制作用。

它的“大脑”实际上是处理信息的计算机，还用于监测火星车的“健康”状况，拍摄照片、行进、操作仪器和通信也都是在这个“大脑”支配下进行的。火星车携带了一个“惯性测量单元”，能提供其位置的三维信息，能让漫游者进行精确的垂直、水平和左右移动。这个装置用于漫游者导航，可使其安全移动，能估计它所处的火星表面的坡度。为了在所有阶段都能正常工作，勇气号和机遇号温度保持在±40℃之间。在晚上，火星表面温度降到－96℃，这时火星车体内的加热器工作，使其保持在正常温度范围。

勇气号和机遇号各有9台相机，它们相当于“眼睛”。其中的6台工程相机为火星车导航服务，以用于防止它撞击障碍物；另外3台相机进行科学研究。

用于科学研究的2台全色相机安装在火星车高1.4米的支架上，因而有很宽的视场。在水平方向，全色相机可以在360°范围内转动；在仰角方向，全色相机可以围绕水平方向在±90° 范围内转动。它们可获取火星表面三维全色图像，将用于对火星表面和天空成像。全色相机基本上模仿人眼的分辨率（0.3毫弧），给出的图像就像1个地质学家站在火星表面上所看到的一样。由于它具有多光谱成像的能力，所以可帮助科学家更多地了解火星岩石和土壤中发现的矿物。

除载有全色相机和显微成像仪外，勇气号和机遇号还装备了以下探测设备：①微型热辐射光谱仪，是通过探测来自远处的热辐射来记录各种岩石和土壤的谱，从而确定矿物的类型和丰度，寻找与水作用而形成的矿物，也观测火星大气层并收集温度、水蒸汽和尘埃丰度的数据。②穆斯堡尔光谱仪，是用于研究含铁矿物的仪器，能以高的精度确定矿物的成分和丰度，因此还可以帮助了解表面物质的磁性质。③a粒子和X射线光谱仪，是通过探测由岩石和土壤发射的a粒子和X射线，进而确定它们的元素化学性质。④岩石研磨工具，可在火星表面岩石中打出直径45毫米、深5毫米的洞，然后用其它仪器详细检验清除的面积，利用岩石内部和外部差别揭示岩石的形成过程和环境对它的影响。

仪器展开装置是该火星车的“胳膊”。它通过三个铰接头（肩、肘和腕），可灵活地使仪器伸展、弯曲和与岩石精确地成一定角度。臂的末端是一个转动架，结构像手，能握住各种工具（仪器），并可以旋转350°。“胳膊”上的显微成像仪是1台单色相机，它用于近距离获取岩石和土壤的图像，提供火星岩石和土壤小尺度的信息。通过近处观测火星表面物质，可以补充其它科学仪器的发现。分析沉积岩石颗粒的大小和形状对于辨别在火星过去是否存在水是很重要的。

它们的“腿”是6个轮子，能爬45°以下的坡，并可以跨过大于轮直径（25厘米）的障碍（如岩石）或洞。每个轮也有履带，可在软的沙地行驶，也能爬越岩石。在平坦硬地上，“火星漫游者”的速度是5厘米/秒。

每辆火星车上有3套通信天线：超高频天线可以通过绕火星飞行的“火星全球勘探者”和“火星奥德赛”轨道器与地球联系，而低增益天线与高增益天线则可直接与地球联系，其中低增益天线用于数据量较低的通信传输，而高增益天线用于数据量较高的通信。

与世界第1辆火星车“索杰纳”相比，勇气号和机遇号火星车的性能有了较大的提高，实现了对火星较大范围的移动考察，标志着火星探测进入了新的重要阶段。

勇气号和机遇号上的全色相机所拍的彩色照片总像素达到1200万，清晰度是此前人类拍摄的最好火星照片的3～4倍。

勇气号和机遇号在技术和科学方面都取得了巨大成就，其中最大的技术进步在于获取科学信息的能力。除增加了相机的数量、穆斯堡尔光谱仪和微型热红外光谱仪外，还携带了岩石钻探工具和显微成像仪，在整体性能上也有很大提高，其中包括在火星车的大小和机动性等许多方面的改进。它们在工作寿命、行驶速度、探测性能等许多方面，都大大超出了设计范围，获得了大量新信息，其中最喜人的成果是证实火星表面上曾经存在水。

在美国《科学》杂志评选出的2004年度10项科学突破中，勇气号和机遇号火星漫游车证实火星表面上曾经存在水，被评为2004年世界科技领域的最大突破。美国科学家2004年12月13日称，勇气号在火星的“哥伦比亚山”地区发现了针铁矿，这种物质的发现可以证明火星上有水，它和机遇号在火星另一面所发现的黄钾铁矾一样，是当时火星上有水的最有力证据。

勇气号火星车在轮子受损的情况下，于2007年5月22日找到了迄今有关火星有水的最强有力证据。勇气号6个轮子中的一个已经不能旋转，因此，它经过的火星表面都会形成一道道深深的“沟壑”。有意思的是，正是这些不经意的动作带来了火星探测史上最重要的发现！因为“沟壑”中被“刮蹭”过的火星土显现出明亮的颜色，而勇气号对这些特殊的火星土进行化学分析后发现，其中硅石的含量竟然高达90%，而这有可能成为证明火星远古时期远比现在湿润的有力证据，因为硅石的沉积是需要大量的水作为条件的，所以火星过去可能比现在更湿润。参与火星车项目的科学家们认为，这项最新发现再次证明，在火星上曾经也存在过适合生命存在的条件。新的发现再次巩固了有关在火星上曾经有大量水存在的论断，同时也有可能证明“火星也曾是一颗适合生命生存的行星”。

2007年10月15日，美国喷气推进实验室宣布再度延长勇气号和机遇号火星漫游车的探测任务时间。这是美航宇局第五次延长它们在火星表面上的服役期。这两辆火星车已超期服役了3.5年。

这2辆火星车之所以获得许多预想不到的科学成果，与它们在工程上的超水平发挥是分不开的，其中最突出的是日行驶纪录不断被打破，并天天创造工作寿命的新记录。

虽然工程师们已为2辆火星车制订长期计划，但由于它们已经“超期服役”这么长时间，任何一个部件随时都有可能损坏，因此即使明天有一辆火星车“寿终正寝”也不奇怪。尽管勇气号和机遇号早已过了“保修期”，但科学家们仍期待着它们在未来几个月中能继续获得新发现。它们取得的任何成果都将是“额外的奖赏”。

美国航宇局向外界宣称，如果条件允许，两辆火星车的服役期可能延长到2009年。

推荐访问:火星 探测器 探测 备受 青睐