資料:人類對火星的探測(圖)

2020-11-28 騰訊網

　　火星是自然環境最接近地球的行星，所以被認為是最適合人類移民的星球。近百年來，科學家們對這顆紅色的星球進行了種種猜測，人們幻想著火星上布滿蔚藍色的大海、縱橫交錯的河流、鬱鬱蔥蔥的深藍色的植物，甚至還有火星人等，飛往火星是人類多年的願望。火星探測的主要目的是探索天體的演化過程，尋找生命存在的證據，進而揭示生命的起源。經過幾十年的努力，人類已經對火星有了一定的了解，如它的直徑約為6800km，質量約為地球的1/10，火星表面溫度隨季節和晝夜變化較大，在-80°C到+20°C之間，火星表面被沙漠和巖石覆蓋，兩極存在大量的冰，火星存在微弱的磁場和稀薄的大氣，每年有幾個月連續的沙塵暴等等。然而這些了解還是很初步的，揭開火星之謎還需要人類不懈的努力。

　　前蘇聯於1960年10月10日發射了世界上第一個火星探測器「Marsnik -1」，美國也於1964年11月5日發射了 「水手-3」號火星探測器，但是都沒有成功。1964年11月28日美國的「水手-4」成功地實現了人類歷史上第一次火星飛越，而前蘇聯於1971年5月28日發射的「火星-3」號實現了第一次火星軟著陸，不過由於遇上了塵暴，在著陸後僅僅20秒，著陸器上的儀器就停止了工作。截止到2001年底，人類共發射了31個火星探測器。其中美國14個，前蘇聯（包括俄羅斯）16個，日本1個。在發射成功的15個火星探測器中，有美國9個，前蘇聯6個。其中飛越火星5個，火星軌道器6個，火星著陸4次（1次有火星漫遊車）。從1960年至1975年期間，美國先後發射了「水手」系列和「海盜」系列探測器，前蘇聯則發射了「火星」系列探測器，並發射了「探測器-2」、「Sputnik-22」、「Sputnik-24」、「宇宙-419」探測器。

圖1 「海盜」號著陸器

　　1992年9月25日，美國發射了「火星觀測者」軌道器，揭開了新一輪火星探測的序幕。然而該探測器在預計入軌的前三天與地面聯繫中斷。此後美國先後發射了「火星全球勘探者」、「火星探路者」、「火星氣候軌道器」、「火星極地著陸器」和「火星奧德賽」。但只有「火星全球勘探者」、「火星探路者」和「火星奧德賽」獲得了成功。其中「火星氣候軌道器」於1998年12月11日發射，1999年9月23日到達火星，由於一個導航錯誤使它進入了火星大氣層，被加熱燒毀。「火星極地著陸器」於1999年1月3日發射，12月3日到達火星軌道，但飛行器在進入火星大氣之前就和地面失去了聯繫，至今下落不明。俄羅斯在1996年發射了「火星96」探測器，但在發射4小時後墜入太平洋。日本於1998年發射了「希望」號火星軌道器，然而沒能進入火星軌道，現在正圍繞太陽運行。

　　1996年11月7日，美國發射了「火星全球勘測者」軌道器，1997年12月12日進入火星軌道。發射質量1030.5 kg，在軌幹質量629 kg，運行在378km的太陽同步軌道，並首次利用太陽帆板提供阻力進行了氣動剎車。「火星全球勘測者」的任務是利用高解析度成像系統繪製火星表面圖，研究火星地形和重力場，測定火星表面和火星大氣中的水和灰塵，研究火星的天氣和氣候、火星表面和火星大氣的組成、火星磁場的存在和發展，也為後續的探測器提供中繼服務。所攜帶的儀器包括，解析度為1m的火星軌道攝像機：用於繪製火星表面圖，熱散射光譜儀：用於測量火星上目標散發能量的紅外線譜，從而可以研究巖石、土壤、大氣塵埃、雲和冰的組成，火星軌道雷射測高儀：組合其測量信息可以得到火星表面地形圖；無線電科學儀器：通過對無線電信號的多譜勒變化來確定火星的重力場； 磁強計：用於監測火星的磁場，並確定磁場的強度和方向。「火星全球勘探者」傳回的數據顯示火星兩極存在大量的冰，甚至可能有液態的水，這預示著生命存在的可能性。

圖2 「火星探路者」著陸器

　　1996年12月4日，美國發射了「火星探路者」著陸器（見圖2），1997年7月4日到達火星。著陸器質量為264kg, 並攜帶一個質量為10.5kg的「旅居者」漫遊車。

　　「火星探路者」的主要任務是研究低價火星表面探測的可行性，並檢驗火星漫遊車和著陸器間的通訊、著陸器和地球間的通訊、成像設備和敏感器的性能，研究進入火星大氣的技術、繪製長期的與詳細的火星表面圖，為進一步勘探火星提供環境特徵，還包括對巖石和土壤進行分析等任務。

　　這是第一個使用「半軟著陸」技術的火星探測器，它藉助於降落傘、減速火箭和氣囊直接進入了火星大氣層,在降落途中進行大氣測量。火星探路者以18m/s的速度撞擊了火星表面,在撞擊後跳躍了15次而且滾動2.5分鐘，最後穩定在離初始撞擊點約1km的位置。著陸器被包在三個三角形的太陽帆板內，著陸完成後帆板打開。「旅居者」漫遊車有六個輪，由地面作業系統根據漫遊車和著陸器獲得的圖像來控制漫遊車，控制時間遲後約10分鐘。漫遊車的運動範圍距著陸器10m左右，設計壽命是7個火星日，實際工作了兩個多月，並發回了16550張彩照、15份火星土壤和巖石化學成分分析結果及大量的氣候、風力、風向等測量數據，當年9月27日與地面通訊聯繫中斷。

　　日本於1998年7月3日發射了「希望」號火星軌道器,發射質量540kg,在軌幹質量258kg。發射後進入340 x 400,000 km的橢圓地球軌道。原計劃於1999年10月11日進入火星軌道，由於推力器問題，使它錯過了到達火星的時間，現在只剩下少量燃料。該飛行器正在橢圓軌道上繞太陽飛行，等待下次同火星相遇。它將在2003年12月再次與火星相遇併入軌。

圖3 「火星奧德賽」軌道器

　　2001年4月7日，美國發射了「火星奧德賽」軌道器（見圖3），當年10月23日晚成功進入火星軌道，並於10月30日傳回了第一幅圖像。軌道器主體是2.2mx1.7mx2.6m的箱型結構。軌道器分成兩個艙,上級為設備艙,下級是推進艙。一個可展開的6米長的梁支承伽馬射線分光儀的敏感器頭。發射質量為725.0kg，在軌幹質量為376.3kg。

　　「火星奧德賽」的任務是收集數據，確定火星環境是否適合生命的存在,提取火星的氣候和地質特徵,研究可能對未來的太空人構成潛在威脅的射線，並在軌道上對火星表面進行詳細的礦物學分析和放射性環境的測量。這個軌道器將作為「火星2003漫遊車」和可能的其他任務的通訊中繼星，從軌道上收集數據的工作直到2004年7月，然後繼續作為通訊中繼星一直工作到2005年10月。 （央視國際）

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