勇气号

时间:2023-08-05 06:03:28编辑:奇事君

勇气号和机遇号探测器都顺利登陆了月球吗

勇气号和机遇号探测器都顺利登陆了月球。根据查询相关公开信息显示,美国机遇号火星探测器经过多次发射推迟之后终于顺利启程,追随先行一步的勇气号火星探测器,踏上了前往火星找寻水和生命存在的痕迹的旅程。

勇气号火星探测器的介绍

火星探测器勇气号于2004年1月3日在火星南半球的古谢夫陨石坑着陆,预定的科学考察使命为90天,实际上考察 时间大大延长。火星上沙尘暴和尘卷风并没有预计的严重,探测器的除尘功能有效发挥,使得探测器太阳能帆板的寿命大大延长,能量吸收非常良好,为科学考察提供了至关重要的充足电源。目前,勇气号已顺利度过了考察的第1000个火星日(一个火星日的时间为24小时39分35秒)。勇气号在火星上正在顺利度过第二个冬天的最富于挑战性的阶段。为了庆祝,美国宇航局公布了一张接近真彩色的称为“麦克默多(McMurdo)” 全景的360度景观照片。从2006年4月到10月的200天内,火星探测器勇气号一直停留在称为“矮山(Low Ridge)”的小山上,利用“打坐”的间隙拍出这张立体好照片。勇气号的太阳能帆板面向太阳,保证它在火星南半球整个冬季进行的科学考察有足够的能量。但是,太阳能帆板需要太阳几乎垂直照射才能有效采集能量,因此能量采集仍然不足。在此之前,科学家希望探测器再次向古谢夫陨石坑内部从科学上看最有意义的“内部盆地”和“哥伦比亚山脉”前进。麦克默多(McMurdo)全景照片向科学家展示勇气号下一步到那里考察的有关科学和拓扑的关键信息。

由移动机器人组成的队伍,将是NASA的新太空车

美国宇航局最近正在 探索 一种新概念:让一队小型太空车协同工作,作为一个整体来解决问题、做出决策。如果其中哪台车卡住走不动了,团队里的其它成员可以抛弃它继续完成任务。

作为合作自主分布式机器人 探索 (CADRE)项目的一部分,美国宇航局的工程师们正在设计鞋盒大小的紧凑型移动机器人(相比之下,毅力号的尺寸跟小型 SUV 差不多),用于自主 探索 月球和其他行星。这些太空车将作为一个团体运作,从陨石坑、洞穴等之前难以到达的地方收集数据。

NASA 希望能在未来几年内用 CADRE 小型机器人内执行一次演示性任务, 探索 月球上巨大的熔岩管 —— 在这些区域,表层土壤已经硬化,但熔岩仍在其下流动。CADRE 将乘坐着陆器踏上这段旅途,它随后将会被弹射至月球表面。

“我们的想法是,如果有两个或三个可以部署的月球车,就可以让其中一个进入熔岩管,”NASA 格伦研究中心的机器人和计算建模工程师亚历克斯?谢佩尔曼(Alex Schepelmann)表示,“而且我们心里有数,进到里面的月球车基本上就出不来了。”

谢佩尔曼说,尽管这个月球车再也回不到月球表面了,但它仍然可以向其小组的其他成员传递信息。只要月球车之间能够相互联系,任务就可以继续下去。

每部车都会配有小型计算机、无线电以及用于捕捉 3D 图像的立体摄像机。单拎出来看的话,它们哪台都收集不到大型太空车那么多的数据,但每次多部署几台的话就能降低任务失败的灾难性风险。

CADRE 是由喷气推进实验室开发,由美国宇航局格伦研究中心的模拟月球操作(SLOPE)实验室的研究人员进行测试。SLOPE 就是测试 VIPER(极地挥发性物质探测车)的那个实验室,VIPER 将于 2023 年 11 月发射升空,去探查月球上的固态水。CADRE 有一个重要目标,就是防止 “勇气号” 火星车的悲剧再次发生 —— 这件事是所有热爱太空 探索 的人的噩梦。

“勇气号” 是 2004 年被派遣至火星的两部太空车之一,它们的任务是分别 探索 火星的两面。“勇气号” 发回了前所未有的火星的细节图。但在执行任务的第五年,“勇气号” 的轮子陷在了柔软的沙子里。NASA 的工程师们花了八个月时间试着让它脱困,但多次失败过后, “勇气号” 最终还是被放弃了,变成了静止的观测平台。

为了确保新的太空车不会被卡住,SLOPE 模拟了它们将要面对的独特地形,包括月球的粉状土壤和火星的岩石表面等等。研究人员凭借一对立体摄影机,运用运动捕捉技术创建了数以千计的 3D 图片,用于测量每部太空车的速度及其轮胎的动态,帮助他们预测土壤可能产生的反应。

谢普尔曼表示:“这套系统让我们能够真正了解它们的牵引性。现在,这些机器人各个部分的动态基本都能测量到。”

亚利桑那大学研究自主 探索 系统的电子和计算机工程副教授沃尔夫冈?芬克(Wolfgang Fink)表示,尽管像 “好奇号” 和 “毅力号” 这样的太空车已经拥有了有限的自主性,但通过像 CADRE 这样的项目向完全自主的转变将使人类能够 探索 此前无法到达的地方。

平均来说,地月之间的通信只需几秒钟时间,但火星传回来的信息则需要几分钟才能到达地球。而在土卫六那么远的地方,任务控制中心与着陆器或太空车之间的通信延迟则长达好几个小时,这意味着任何意料之外的状况都会让整个任务陷入危险境地。我们想要 探索 的地方离地球越远,自主性就越重要。

参考:

审校:高潭清

天文知识__火星探测器

探测器:索杰纳号

制造商:美国国家航空航天局

发射火箭:Delta II

国际卫星标识符:1996-068A

发射时间基地:1996年12月4日在卡纳维拉尔角空军基地发射

探测设备与目的成果:

α质子X射线光谱仪

三个摄像头

大气结构仪器/气象学载荷

1远距离和近距离地面成像

2测定火星岩石和土壤的元素组成

3测量火星高层和底层稳态大气,及其波动情况

4寻找环境中的磁性物质

5寻找液态水曾经存在的证据

6实现火星制动捕获、高速进入、快速降速、气囊软着陆

7成像设备和传感器的测试

8实现巡视器着陆器之间通信、着陆器与地球远距离通信

9巡视器在火星表面上的机动性和系统性的测试

10火星探测科学数据收集

11工作尽可能长久、持续

目的:1远距离和近距离地面成像

2测定火星岩石和土壤的元素组成

3测量火星高层和底层稳态大气,及其波动情况

4寻找环境中的磁性物质

5寻找液态水曾经存在的证据

6实现火星制动捕获、高速进入、快速降速、气囊软着陆

7成像设备和传感器的测试

8实现巡视器着陆器之间通信、着陆器与地球远距离通信

9巡视器在火星表面上的机动性和系统性的测试

10火星探测科学数据收集

11工作尽可能长久、持续

成果:1着陆地点的圆形碎石和鹅卵石及其他观察表明,砾岩形成于存在稳定液态水的过去

2对火星探路者的无线电跟踪提供了着陆器位置和火星自转极的精确测量。测量结果表明,行星中心金属核心的半径大于1300公里,但小于2000公里

3空气中的尘埃是磁性的,它的特性表明磁性矿物是磁铁矿(一种磁性很强的氧化铁)。它可能已经被冻干在颗粒上,成为污渍或水泥状态。过去活跃的水循环可能已经从地壳物质中洗涤出了铁。

4尘暴经常被温度、风和压力传感器观测到。观测表明,这些阵风是一种将灰尘混合到大气中的机制。

5清晨,火星探路者曾在低层大气中看到了水冰云。

6清晨,火星探路者曾记录到气温的突然波动,这表明火星表面使大气变暖,热量以小漩涡的形式向上传导。

发射过程:

1996年12月4日索杰纳号发射成功,经过了7个月的49700万公里的漫长航行

1997年7月4日索杰纳号从接近双曲线的轨道以7300米/秒的速度直接进入火星大气层,没有进入环绕火星的轨道。步骤有:

巡航外壳在进入大气层前30分钟被抛弃,着陆器在下降时进行大气测量

探测器的隔热板在大约160秒内将飞船减速至400米/秒。这时,一个12.5米长的降落伞被展开,使飞船速度减慢到大约70米/秒。热防护罩在降落伞展开20秒后随即释放

系绳(一个20米长的编织系带)部署在飞船下方。约25秒后,着陆器与后壳分离,滑到缰绳底部。在大约1.6公里的高度,雷达高度计测得地面。

在着陆前大约10秒,四个气囊在大约0.3秒内充气,在着陆器周围形成一个直径5.2米的保护气囊球

4秒后,在98米的高度,三枚装在后壳里的固体火箭发射,以减缓下降速度。大约2秒后,缰绳在离地面21.5米处被割断,释放了装有安全气囊的着陆器。着陆器在3.8秒内坠落地面,并于1997年7月4日世界时下午12时56分55分以18米/秒的速度(垂直方向约14米/秒、水平方向约12米/秒)撞击火星表面,并反弹到空中约12米

探测器弹跳了至少15次,在撞击大约2.5分钟和距离初始撞击地点约1公里处停了下来

着陆后,安全气囊放气并缩回。火星探路者号在着陆87分钟后打开了三块金属三角形太阳能电池板(类似花瓣)

着陆器首先传输了在进入和着陆期间收集的工程和大气科学数据,第一个信号在世界时下午2:34在被地球接收到。成像系统获得了着陆器和周围环境的全景图以及着陆区的全景图,并在世界时23:30将其传送到地球

在进行了一些清除安全气囊的操作后,坡道展开,巡视器从其中一个花瓣上移出,并于7月6日世界时上午1:40移动到火星表面上,着陆点为战神谷

任务结束:索杰纳号工作了3个月,是原设计时间的12倍多,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,想再与索杰纳号取得联系,但都以失败告终,于是在1998年3月11日下午1时21分宣告索杰纳号结束使命,这是在它登陆后的第250天。

探测器:勇气号

制造商:美国国家航空航天局

发射火箭:德尔塔2型Delta-7925

质量:174 kg

国际卫星标识符:2003-027A

发射时间基地:2003.6.10 13:58:46.773(EDT)在卡纳维拉尔角空军基地发射

探测设备与目的成果:

全景相机

微型热发射光谱仪

穆斯堡尔谱仪

α粒子X射线光谱仪

显微成像仪

岩石磨损工具

磁阵列

日晷

目的:1实现火星制动捕获、高速进入、快速降速、气囊软着陆

2拍摄高分辨率、彩色、立体的火星表面和天空

3通过探测岩石和岩石的热辐射模式来确定它们的矿物学性质

4识别含铁矿物,获得有关早期火星环境条件的信息

5确定构成岩石和土壤的元素,提供有关火星地壳形成、风化过程和水活动的信息

6提供岩石和土壤的极端近距离黑白照片,为矿物和元素数据的解释提供背景

7用砂轮清除灰尘和风化岩石,露出下面的新鲜岩石

8收集空气中的灰尘,便于科学仪器进行分析

9确定准确的颜色、亮度和仪器收集的其他信息

成果:很久以前火星比较潮湿、火星上的环境可以维持微生物的生命、利用火星探测器的数据,科学家们还重建了火星被海水淹没的古老过去

发射过程:勇气号和机遇号是双胞胎火星车,勇气号先发射,数周后则轮到机遇号。火星与地球都是围绕太阳同向而转,每26个月才有很短的间隙处于同一轨道,这是唯一最省燃料的发射方式,并需要火箭发动机推动火星车到火星,只需将探测车发射到火星轨道,让它沿轨道飞行3亿公里,7个月后将达到。7个月内火星车仍然需要不断修正方向和定位,确保在古谢夫陨石坑登陆。

到达火星大气层时,由于信号从地球到火星需要10分钟,而探测器穿过大气到着陆只需6分钟,因此这段路程探测器需自动完成:

第一步:勇气号登陆车开始打开覆盖飞船一半面积的防热罩,然后登陆车和母船分离,勇气号开始呼啸着进入火星大气层。

第二步:此时,勇气号速度大约是19300公里/每小时,在降落前4分钟中,登陆车要利用大气摩擦力减缓速度,利用挡热板来抵制高温对勇气号的侵袭。

第三步:速度得到减缓后,勇气号飞行速度将达到1600公里/每小时。这样,在探测器处于商业飞机类似飞行高度下,时间只剩下100多秒。

第四步:此刻,携带降落伞打开,迫使速度再降至321公里/每小时;这时离着陆还有6秒钟,勇气号距离火星只有91公里。

第五步:减速火箭装置再迫使飞行速度降低零速率,这时距火星大约只有4层楼的高度。在自由落体运动中,勇气号依靠安全气囊防止受到撞击。此刻,勇气号大约以48公里/每小时的速度撞击火星。当然,如果有狂风,登陆速度可能达到80公里/每小时。

第六步:在气囊和支架保护下,重达174公斤的勇气号将反弹到4层楼高,并上下蹦跳多次。科学家指出,反弹次数大约在30次左右,其目的正是为减缓着陆的速度,防止器械猛烈撞击下损害。

第七步:打开太阳能电池板获取电能,伸出摄影杆和天线,通过向奥德赛火星轨道器转发信号显示着陆成功

任务结束:因为太阳能电池板的蒙尘,勇气号的电力供应一直在持续下降,2005年3月12日和2009年2月6日两次大风吹散了尘埃,电力得到恢复。

2006年,六个车轮中的右前轮失灵。

2009年5月,在通过特洛伊沙地时,车轮陷入软土,其中一个故障又使勇气号无法动弹,之后的观测一直被限制在原地,此后有过几次解救行动但都失败。

2010年1月26日NASA宣布放弃拯救,勇气号从此转为静止观测平台。

2011年3月22日,NASA最后一次联络上勇气号;2011年5月25日,NASA在最后一次尝试联络后结束勇气号的任务。

探测器:机遇号

制造商:美国国家航空航天局

发射火箭:Delta-7925H

质量:180kg

国际卫星标识符:2003-032A

发射时间基地:2003.07.08 在卡纳维拉尔角空军基地发射

探测设备与目的成果:

同勇气号

发射过程:

1)机遇号于2004年1月25日5:05(UTC)降落在比原计划亨利撞击坑偏东25 km的老鹰撞击坑(1.95 S 354.47 E)

2)在2006年3月22日,机遇号离开了黑暗撞击坑并开始前往维多利亚撞击坑的旅程,后来于2006年9月抵达

3)在2007年1月4日,机遇号和勇气号都接收到了给车上电脑用的新航程软件,新的系统能够让漫游车决定是否传送一张照片、是否使用机械手臂来研究岩石,为科学家们节省很多时间不用去过滤数百张的照片来找他们所想要的那一个

4)在2007年6月沙尘暴让太阳能电力快速下降

5)2008年8月24到28日(第1630到1634个任务日),机遇号在经历了双胞胎勇气号类似遇过踩到道钉似的意外而造成右前轮故障之后离开了维多利亚撞击坑。在前往努力撞击坑的路上,机遇号将会在子午线高原上研究一连串的深色大卵石

6)2009年3月7日(第1820个任务日),机遇号自从2008年8月份离开维多利亚撞击坑并行走了约3.2公里后到现在,抵达了努力撞击坑的边缘。它也观察到了距离约38公里远的Iazu撞击坑,并估算出其7公里的直径。

7)在2010年1月28日(第2138个任务日),机遇号抵达了康塞普西翁撞击坑。在前往努力撞击坑之前,它成功的绕了这个直径10米的撞击坑走了一圈。在这段时间里,电力供应从每小时305瓦降低至每小时270瓦。在2010年9月8日,NASA宣布机遇号已经抵达维多利亚撞击坑和努力撞击坑之间行进路线的一半。

8)2015年3月11日机遇号火星漫游车在火星马拉松的冲刺阶段,为了研究从未见过的岩石,放弃了最后的冲刺。

任务结束:

1)2018年6月火星上刮起了巨大的遮天蔽日的沙尘暴,美国宇航局与机遇号失去联系。

2)2018年9月3日,美国航天局喷气推进实验室日前发布消息,与地球失联多日的机遇号火星车有望重新吸收阳光充电,并启动修复程序。

3)2018年10月31日,NASA表示,机遇号火星漫游车或将永久失联。该漫游车目前位于火星奋斗撞击坑边缘。自从一场猛烈的沙尘暴席卷了整个火星以来,机遇号已失联达四个月之久。此前NASA启动了一项为期六周的监听项目,试图接收机遇号传来的信号。但如今六周已经过去,这台太阳能漫游车仍处于休眠状态。再过不久科学家就将放弃联系它。

4)2019年2月13日,由于无法跟探测器取得联系,美国国家航空航天局正式宣布结束机遇号火星探测器的使命,机遇号已经在火星上运作了15年

探测器:凤凰号

制造商:亚利桑那大学、美国国家航空航天局

发射火箭:Delta-7925

国际卫星标识符:2007-034A

发射时间基地:2007.8.4在卡纳维拉尔角空军基地发射

探测设备与目的成果:

机械臂(RA)

机械臂摄像机(RAC)

热析气分析仪(TEGA)

火星下降成像仪(MARDI)

气象站(MET)

表面立体成像仪(SSI)

显微镜、电化学和电导率分析仪(MECA)

目的:1确定极地气候和天气与地表的相互作用以及至少90太阳日的北纬70度附近低层大气组成

2确定在大气下降过程中的大气特征

3描述形成北部平原和近地表风化层的物理性质(侧重于水的作用)

4确定水的矿物学和化学成分以及风化层的吸附气体和有机物含量

5描述水、冰的 历史 、极地气候以及探究过去和现在火星表面和地下环境的孕育生命的潜力

6实现火星制动捕获、高速进入、快速降速、伞降动力软着陆

7成像设备和传感器的测试

8通过中继,实现巡视器与地球远距离通信

9火星探测科学数据收集

10工作尽可能长久、持续

成果:凭借着科学载荷收集了大量数据并拍摄了大量图片,为研究水的地质 历史 和寻找可能存在于冰土边界的可居住地带的证据的科学目标提供了实现支持。发现了高氯酸盐的存在、火星的气候循环、火星北极的景观、火星表面的水、火星北极的气候、火星土壤成分等

发射过程:

2007年8月4日探测器成功发射,大约花了10个月时间,到达火星轨道

2008年5月25日探测器进入大气层,隔热板使其在初始阶段减速。大约3分钟后,降落伞展开,15秒后热防护罩弹出,10秒后展开着陆腿,50秒后启动雷达。在1公里的高度,降落伞被释放。接下来的动力下降和软着陆系统是使用一个脉冲推进系统和8个推进器实现的,当脚垫传感器检测到已着陆时系统关闭。下午7:53:44,探测器在北纬68.15度,西125.9度的一个无巨砾、冰岩比高(30-60%)的区域着陆。太阳能电池板在15分钟后被展开,以确保尘埃沉降完毕。然后凤凰号拍摄了它自己和周围环境的第一张照片。当通信恢复时,第一批图像和探测器 健康 状况遥测一起被传送回地球。凤凰号可通过奥德赛轨道器的UHF或火星勘测轨道器和火星快车或中增益X波段天线作中继通信

任务结束:2008年10月28日因太阳高度角过低和严重沙尘暴造成供电不足,凤凰号进入安全模式,随后着陆器关闭四个加热器以节约电源,这进一步造成凤凰号的机械臂和大气分析仪无法使用。最后一次通信是在2008年11月2日电力耗尽之前。2010年1月18日、2月、4月 NASA尝试联系均未成功后,通过火星侦察轨道器拍摄图像分析可能是二氧化碳凝华成干冰把太阳能电池板压坏。2010年5月24日,发现无法挽救凤凰号后宣布其结束使命

探测器:好奇号

制造商:美国国家航空航天局

发射火箭:Atlas-5(541)

质量:3893kg

国际卫星标识符:2011-070A

发射时间基地:2011年11月26日在卡纳维拉尔角空军基地发射

探测设备与目的成果:

桅杆摄像机(Mastcam)

火星手持式透镜成像仪(MAHLI)

火星下降成像仪(MARDI)

α粒子X射线光谱仪(APXS)

化学和摄像工具(ChemCam)

化学和矿物学仪器(CheMin)

火星样本分析工具(SAM)

辐射评估探测器(RAD)

中子动态反照率工具(DAN)

火星车环境监测站(REMS)

火星科学实验室进入下降和着陆仪器(MEDLI)

目的:1确定环境中有机碳化合物的性质和数量

2列出火星可能生命的化学组成部分

3识别可能影响生命进行过程的特征

4从化学和同位素上研究火星表面和近表地质材料的矿物组成

5解释形成和改变火星岩石和土壤的过程

6评估长时间尺度(即40亿年)的大气演化过程

7确定水和二氧化碳的现状、分布和循环

8描述表面辐射的广谱特征,包括银河宇宙辐射、太阳风和次级中子

9实现将一个非常大的,重型的火星车降落到火星表面的能力

10实现在12.4英里(20公里)着陆区更精确着陆的能力

11火星上实现远距离的机动性,用于研究不同环境和分析在不同环境下发现的样本

12工作尽可能长久、持续

成果:好奇号凭借着科学载荷收集了大量数据并拍摄了大量图片,为 探索 火星是否是过去或现在的生命的可能栖息地的科学目标提供了实现支持。

发射过程:

2011年11月26日探测器成功发射,离开地球轨道并完成8个月的航行后到达火星轨道

2012年8月6日探测器综合以前着陆器的着陆经验,采用天空起重机操作,实现了超重型探测器的成功着陆,具体步骤:

第一:由空间进入火星大气,隔热罩隔热,速度由6km/s变为1km/s

第二:降落伞打开,速度降至100m/s左右,距离地表高度数公里

第三:观察地表,抛弃防护罩,点燃火箭引擎反推

第四:降至20m高,相对速度几乎为0,启动天空起重机操作,弹簧伸出,使好奇号着陆

第五:系绳被切断,着陆系统飞离,在安全距离外坠毁

2012年8月6日凌晨1时32分探测器在南纬4.5度、东经137.4度的盖尔陨石坑着陆

任务结束:由于好奇号是核电池驱动的,所以火星巨大的沙尘暴对好奇号影响不大,直到现在好奇号还在努力工作

探测器:洞察号

制造商:美国国家航空航天局

发射火箭:Atlas V 401

质量:358 kg

国际卫星标识符:2018-042A

发射时间基地:2018年5月5日在范登堡空军基地发射

探测设备与目的成果:

SEIS(内部结构地震实验)

HP3(热流和物理性质探测器)

RISE(旋转和内部结构实验室)

温度和风传感器(TWINS),用于测量任务平台表面的风和温度

一个用于大气压力的传感器

一个磁强计

两台摄像机,用于辅助部署和仪器环境

一台红外辐射计,用于测量影响热流实验的表面温度

甲板上还安装了一个小型被动激光反射器

目的:1)火星地核的大小、成分和物理状态(液体/固体)

2)火星地壳的厚度和结构

3)火星地幔的成分和结构

4)火星内部的热状态,并测量内部地震活动的震级、速率和地理分布

5)火星遭受陨石撞击的频率

6)实现火星软着陆,并降落在指定地点

7)利用机械臂部署仪器至指定位置

8)利用钻头钻探,深度5米

9)实现数据传输与通讯

10)工作尽可能长的时间

成果:1科学家们在继续用钻头工具尝试解决问题,挖到超过30厘米的深度,并希望它能正常工作。

2地震仪在2019年4月6日检测到了第一次火震。

3提供来自火星的每日天气报告,包括着陆点记录的温度、风和气压的统计数据。

4捕捉到了火星风振动引起的低沉隆隆声,在2018年12月1日,火星风的风速约为每秒5至7米,这些风与从轨道上观测到的着陆区尘暴条纹的方向一致

发射过程:

2018年5月5日探测器发射升空,执行人类首个探究火星内心深处的探测任务。在为期接近半年的火星轨道转移后,着陆器跳入稀薄的火星大气层。

2018年11月26日探测器以19800公里时速进入火星大气层,并打开隔热板,接着7分钟内用降落伞减速至时速8公里。最后发射反推火箭,用三条腿着陆在火星埃律西昂平原。

2018年11月26日14时54分探测器在火星成功着陆,随后洞察号通过与其同行的迷你卫星于15时传回了火星的第一张照片。

2019年2月19日起根据洞察号提供的数据,美国航天局开始在网上发布火星每日天气报告,提供火星气温、风速、气压等信息。

2019年3月18日洞察号将其超灵敏的地震仪置于火星表面。该仪器旨在通过探测火星震的轰鸣声来揭示有关火星内部的谜团。几周后,着陆器首次听到了火星上的微小震颤。这种新发现的噪声很可能由来自大气风的低频压力波引起,这些大气风在火星表面呼啸而过,在火星表面产生浅浅的长周期波(瑞利波)。

任务结束:主要任务将持续约两年,于2020年11月24日结束

探测器:希望号

制造商:阿联酋空间局

发射火箭:H-2A

质量:1500千克

国际卫星标识符:2020-047A

发射时间基地:2020年7月19日在种子岛航天中心发射

探测设备与目的成果:

探测成像仪(EXI)——一种高分辨率多波段(可见光和紫外)相机

火星紫外线和远紫外光谱仪(EMU)

火星红外光谱仪(EMIR)和FTIR扫描光谱仪

目的:1寻找当前火星天气与火星古代气候之间的联系

2通过跟踪氢和氧的行为和逸出,研究火星大气向太空的损失机制

3研究火星大气的上下层之间是如何联系的

4绘制出一幅火星大气层每日变化的全球图片

发射过程:

2020年7月19日21:58:14希望号发射升空,发射后希望号在地球停泊轨道上经过了加速,从而进入火星转移轨道。经过200天的火星转移,希望号将进入一个绕火星的椭圆轨道,大约22000 x 44000公里,周期55小时,倾角25度,近心点在赤道附近

2020年11月8日阿联酋副总统兼总理、迪拜酋长谢赫·穆罕默德在社交媒体上宣布,希望号火星探测器将于当地时间2021年2月9日晚7时42分抵达火星

任务结束:在途

探测器:天问一号

制造商:航天五院(着巡组合体),航天八院(轨道器)

发射火箭:长征五号Y4

质量:约5吨

国际卫星标识符:2020-049A

发射时间基地:2020年7月23日在文昌航天发射场发射

探测设备与目的成果:

中分辨率相机

高分辨率相机

环绕器次表层探测雷达

火星矿物光谱分析仪

火星磁强计

火星离子与中性粒子分析仪

火星能量粒子分析仪

地形相机

多光谱相机

火星车次表层探测雷达

火星表面成分探测仪

火星表面磁场探测仪

火星气象测量仪

目的:1研究火星形貌与地质构造特征。探测火星全球地形地貌特征,获取典型地区高精度形貌数据,开展火星地质构造成因和演化研究

2研究火星表面土壤特征与水冰分布。探测火星土壤种类、风化沉积特征和全球分布,搜寻水冰信息,开展火星土壤剖面分层结构研究

3研究火星表面物质组成。识别火星表面岩石类型,探查火星表面次生矿物,开展表面矿物组成分析

4研究火星大气电离层及表面气候与环境特征。探测火星空间环境及火星表面气温、气压、风场,开展火星电离层结构和表面天气季节性变化规律研究

5研究火星物理场与内部结构。探测火星磁场特性。开展火星早期地质演化 历史 及火星内部质量分布和重力场研究

6突破火星制动捕获、进入、下降、着陆、长期自主管理、远距离测控通信、火星表面巡视等关键技术,实现火星环绕探测和巡视探测,获取火星探测科学数据。通过这一任务的实施,建立独立自主的深空探测基础工程体系,掌握深空探测基础共性技术,形成开展深空探测的基础工程能力,推动中国深空探测活动可持续发展

发射过程:

2020年7月23日12时41分天问一号发射升空

2020年7月27日天问一号在飞离地球约120万千米处利用光学导航敏感器获取了地月合影,合影图像中,地球与月球一大一小,均呈新月状

2020年8月2日7时0分天问一号探测器3000N发动机工作20秒钟,完成第一次轨道中途修正,继续飞向火星

2020年9月20日23时天问一号4台120N发动机同时点火工作20秒,完成第二次轨道中途修正,并在轨验证了120N发动机实际性能

2020年10月1日国家航天局发布中国首次火星探测任务天问一号深空自拍的飞行图像

2020年10月9日23时天问一号主发动机点火工作480余秒,顺利完成深空机动。天问一号的飞行轨道变为能够准确被火星捕获的、与火星精确相交的轨道

2020年10月28日22时天问一号8台25N发动机同时点火工作,完成第三次轨道中途修正,并在轨验证了25N发动机的实际性能。该次轨道中途修正,是为了在深空机动后,对转移轨道再次进行微量调整,使其按照预定时间与火星交会

2021年1月3日6时天问一号已经在轨飞行163天,飞行里程突破4亿千米,距离地球约1.3亿千米,距离火星约830万千米。探测器姿态稳定,按计划将在2021年2月实施近火制动,进入环火轨道,准备着陆火星

任务结束:在途

探测器:毅力号

制造商:美国国家航空航天局

发射火箭:Atlas-5

国际卫星标识符:2020-052A

发射时间基地:2020年7月30日在卡纳维拉尔角空军基地发射

探测设备与目的成果:

Mastcam-Z摄像机系统

MEDA环境动力学分析仪

MOXIE火星氧气原位资源利用实验

PIXL X射线岩石行星化学仪

RIMFAX雷达成像仪

SHERLOC拉曼光谱和发光光谱对有机物和化学物质进行扫描的环境仪

SuperCam超级摄像头

火星直升机机智号

目的:1确定过去能够支持微生物生命的环境

2寻找可能存在微生物生命的迹象

3收集核心岩石和风化层样本,并将其储存在指定地方,以备将来执行任务

4测试火星大气中的氧气产量

5证明在稀薄的火星大气中可以实现自主、可控的飞行

发射过程:发射当天发生了不大不小的意外,探测器由于地球阴影导致传感器触发额外低温自行进入安全模式,关闭了除基本系统外的所有系统。之后任务控制部门向探测器发送了命令,让其回到正常状态,探测器将经过7个月左右的星际飞行,计划于2021年2月18日登陆火星的杰泽罗陨石坑,寻找古代微生物生命迹象,开展第一次收集和保存火星岩芯和尘埃样品。毅力号是第一台为战利品准备了返程票的火星车。它将会把有可能是生命迹象的岩石和沉积物样本打包起来,留待后续火星项目送回地球。

任务结束:在途

祝融探火在即,重温“双胞胎探测器”的机遇和勇气 | 火星探测简史

2003年美国发射了两个火星着陆器——勇气号(Spirit)和机遇号(Opportunity),它们是美国宇航局火星探险漫游者任务(Mars Exploration Rover Mission)的两个项目,而这一任务又是大的火星探测计划的组成部分。

勇气号质量为 1062千克 ,包括着陆器和勇气号漫游车。

主要科学目标有:搜寻火星岩石和土壤中水活动的踪迹、探测着陆区周边的矿物分布及成因、寻找液态水存在时期的地质学因素等。

勇气号漫游车 为六轮设计,各轮独立驱动, 动力来源为太阳能 。外形尺寸为2.3 1.6 1.5米,重180千克,为火星探路者号索杰纳漫游车的7倍重。

漫游车行驶的 最高速度为每秒50毫米 , 平均速度为每秒10毫米 。上面携带的科学仪器有全景相机、导航摄像机(Navcam)、微型热发射光谱仪、穆斯堡尔光谱仪(MB)、α粒子X射线光谱仪(APXS)、显微成像仪、磁铁(收集灰尘颗粒)、岩石研磨器等。

01
发射

2003年 6月10日,勇气号由德尔塔7925运载火箭发射。

勇气号完成巡航段飞行后,进入火星大气的进入-下降-着陆与火星探路者号一样,即进入火星大气后,先利用防热外壳减速,然后是超音速降落伞减速,接着是反推火箭启动减速,最后利用包裹探测器的四个大型气囊缓冲着陆过程。

整个探测器在 2004年 1月4日4时26分以 每秒14米 的速度撞向火星,然后四个气囊弹跳了 28次 最后终于平稳下来。

着陆点的坐标是南纬14.57 ,东经175.47 ,距计划目标约13.4千米,位于 古斯耶夫陨石坑 (Gusev crater)内,该地区从此被称为哥伦比亚纪念站。

在整个进入-下降-着陆过程中,着陆器通过火星全球勘察者号传输数据。在降落火星大约一个半小时,安全气囊放气后,勇气号漫游者展开花瓣状太阳能电池板,并通过火星奥德赛号向地球传送信息。

02
任务

2004年1月21日,当宇航局的深空网络试图与勇气号进行联系时,没有成功。

由于 勇气号的闪存子系统出现问题 ,使其自动进入“故障模式”。幸运的是,地面控制人员重新对闪存进行格式化并发送软件补丁(以防止内存过载),使其在2月5日恢复了正常运行。

第二天,勇气号使用岩石研磨器 将一块岩石表面磨平 ,这是 首次 在火星上完成的壮举。通过对暴露在外的岩石内部进行分析,科学家们对火星岩石的组成有了新的认识。

原计划的勇气号的任务持续90个火星日(到2004年4月4日左右)。然而,喷气推进实验室根据其状态和表现, 多次对勇气号进行任务拓展 ,以进行更多的探测工作。

随后重要的 探测活动包括 :考察了博纳维尔陨石坑,距离最初的着陆点大约370米,然后到了哥伦比亚山的底部,在那里花了很长时间进行考察和 探索 。

2005年 ,勇气号漫游车开始缓慢地爬山,越过岩石和沙土的地形,准备到达 丈夫山 (Husband Hill)的顶点。它在许多地方驻足调查,经常使用岩石研磨器分析岩石内部结构和物质。

2005年3月,一场火星尘暴把勇气号太阳能电池板顶部灰尘吹走,使其电量从通常的60%增加到93%,从而大大延长了任务的寿命。

2005年9月29日,漫游车终于到达了丈夫山的山顶,这是一片平坦的小平原,勇气号从这里可以拍摄到古斯耶夫陨石坑的360 全景图。

2006年初 ,勇气号漫游车计划行驶到 麦库尔山 的北面。

在那里,勇气号将接收到足够的阳光产生电能,在即将到来的火星冬季维持其运行。但这个任务被取消了,部分原因是漫游车一个前轮停止了工作。

不过,当漫游车移动时,不能活动的轮子刮掉了火星土壤的上层,暴露出明亮的富含二氧化硅的灰尘,表明这里的土壤曾经被水浸泡过。

2007年初 ,控制中心向勇气号和它的兄弟机遇号上传递了 新软件 。新的程序允许漫游者自主决定一些不同的行动,比如是否将特定的图像传回地球或者是否延伸遥控臂。

然而,在2007年地球夏季的大部分时间里,勇气号和机遇号都面临着大规模的尘暴,导致太阳能电池板电力产生下降,漫游者的探测能力受到影响。

2008年底,另一场冬季尘暴进一步将勇气号太阳能电池板的发电量减少到每个火星日89瓦时左右(正常发电量约为700瓦时)。在如此低的电力水平上,勇气号漫游车需要使用自己的电池,如果电池耗尽,任务就将结束。

2009年,随着风吹落太阳能电池板上的灰尘,发电量开始逐渐增加。到 2009年4月,漫游车恢复到每天约372瓦时发电量 ,足以恢复正常的科学探测活动。

03
结束

2009年 5月1日,当勇气号在一个叫做 本垒板 (Home Plate)的西边向南行驶时,松软的土壤使车轮无法产生足够牵引力向前行驶。11月28日,勇气号的另一个车轮(右后轮)停止工作。

到 2010年 1月下旬,在多次尝试移动勇气号都没有成功后,地面控制中心将勇气号任务重新定义为一个“ 固定的科学平台 ”。

它新的任务之一是 研究火星自转过程中的微小抖动 ,以确定行星核心的性质是液体还是固体。

为了做到这一点,漫游车必须稍微向北倾斜,使其太阳能电池板正好对着阳光以产生足够的电能。结果,倾斜动作没有完成, 2010年 3月22日之后, 喷气推进实验室已无法再次与勇气号取得联系 。

尽管向勇气号发出了1300多个指令,建立联系均遭失败。宇航局于2011年5月25日中止了恢复联络工作,勇气号火星漫游车任务正式宣告结束。

04
成就

勇气号漫游车的表现和做出的发现,受到宇航局上下的高度称赞。

勇气号发现了火星的 沉积岩 ,这往往与水流的冲刷有关;发现了 赤铁矿物 ,这也与水有紧密的联系;它在古萨耶夫火山口拍摄的大量照片,使科学家相信远古时代这里可能是一片湖泊。

它发现了 碳酸盐物质 ,这也与水联系密切;它拍摄的照片显示火星早期地质活动和流星撞击频繁;它在2006年底发现了 水蚀变矿物 ;它在行驶过程中搅动的土壤中发现含有硫和水的痕迹,预示这里可能发生过泉水蒸发或火山活动。

这些结果使科学家在火星上确认 历史 上存在水提供了最新的和直接的证据。

在任务结束后,勇气号已经在火星上行驶了7.73千米,是原计划的几十倍。原计划它的工作寿命为90个火星日,实际上正常运行了6年2个月零19天,2210个火星日,是原来预期寿命的25倍。

勇气号的太阳能电池板多次被沙尘覆盖,多次陷入松软的沙地,在右前轮失灵的情况下依旧能够恢复工作。

勇气号还观测了火星上的日落、火卫一“月食”、火卫二凌日和火星上的流星雨等奇观,共发回了多达12.8万张照片。

总之,勇气号漫游车是一个十分成功的项目。

机遇号与勇气号完全相同,只是 考察地点 有所不同。

01
发射

2003年 7月8日,它由德尔塔7925H运载火箭发射升空。

经过为期六个月的旅行,机遇号于2004年1月16日最后一次航向修正后,2004年1月25日进入火星大气层并着陆。

密封在安全气囊内的机遇号国际标准时间04时54分着陆,然后弹跳 至少26次 ,在距预定目标约14.9千米的南纬1.95 、东经354.47 子午线平原降落。这个地区后被命名为 挑战者纪念站 ,以纪念1986年失去的航天飞机机组人员。

02
任务

机遇号降落在一个相对平坦的平原上,但在一个被称为 “鹰” 的撞击坑内。这个位置与勇气号降落位置基本上处于火星相对的两侧。

2004年3月22日,在“鹰”撞击坑内部进行了广泛的考察之后,机遇号爬上了撞击坑的边缘,开始了它在大约750米外的“耐力”撞击坑的新一阶段探测任务。

从“鹰”撞击坑出来后,机遇号漫游车对仍能看到着陆器、后壳和降落伞的废弃区域进行了拍摄。

在废弃的隔热板附近,机遇号于 2005 年1月发现了一块不寻常的篮球大小的岩石(被称为“隔热板岩石”),原来是一块 铁镍陨石 。

当年晚些时候,机遇号漫游车驶入一个区域,它的几个车轮被埋在沙子里,导致车辆无法移动。地面控制人员一次仅能操纵车辆行进几厘米,此后6周时间机遇号处于休眠状态,直到2005年6月以后。

2006年 ,机遇号缓慢向南朝直径800米的 维多利亚火山口 驶去,首次抵达直径约300米的埃雷布撞击坑。

2006年3月,它开始了朝向2千米外的维多利亚撞击坑之旅,这是一个比勇气号和机遇号以前考察过的任何撞击坑都更宽更深的撞击坑。机遇号于2006年9月抵达维多利亚坑,并发回了其边缘的清晰照片。

2007年,机遇号遭受到火星严重的沙尘暴。到7月18日,太阳能电池板的功率仅为128瓦时,这是漫游车的最低允许功率。所有的科学活动都只能暂停。

经过大约六周的沙尘天气,尘暴开始减弱,机遇号又开始正常工作。

2007年9月11日,它进入维多利亚火山口,在里面呆了将近一年,向地球上发送了大量信息。

机遇号的下一个目标是直径22千米的“奋进”号陨石坑。

在前往途中,机遇号发现了所谓的 马奎特岛岩石 ,它在组成成分和特征上与火星上任何已知岩石或火星上的陨石不同。

岩石似乎起源于火星地壳深处,而且离着陆地点很远的地方,与机遇号研究过的所有岩石均不相同。

2010年3月24日,机遇号在火星上行驶距离达到20千米,比勇气号提高了一倍有余,远远超出了原计划的600米。

两个月后,5月20日, 机遇号打破了海盗1号着陆器创造的在火星表面连续运行最长时间——6年116天的纪录 。

机遇号在朝“奋进”号火山口前进时,于2011年6月1日创造了行驶30千米的新纪录。

最后,经过近3年、21千米左右的行程,机遇于 2011年 8月9日抵达 奋进号火山口 。

2012年底到2013年,机遇号围绕着一个地理特征—— 马提杰维克山 展开工作,这个地点能俯看“奋进”坑,分析其岩石和土壤。

2013年5月16日,NASA宣布,通过“奋进号”坑后,机遇号超过了人造物体在另一个星球上行驶的最远距离纪录—— 35.744千米 ,这个纪录是1972年12月阿波罗17号最后一次登月的月球车创造的。

2013年 8月,机遇漫游车来到 索兰德点 (Solander Point)考察,这里是很久以前形成了酸性潮湿条件的岩层与一个较老的更中性环境的岩层之间的接触区域,位于“奋进”陨石坑西缘附近的凸起部分。

2014年1月底,机遇号在火星表面度过了10年,太阳能电池板的表面相对清洁,使得漫游车的功率增加。2014年3月一次“自拍”显示,机遇号表面被风吹得很干净,这就能保持足够的电能输出使其继续工作。

2014年7月28日,在继续火星探测任务时,宇航局宣布, 机遇号已经突破了苏联月球2号漫游车创造的在另一个天体上行驶的距离纪录39千米 ,而机遇号此时已经行驶了40.25千米。此时机遇号仍然工作正常。

2014年9月4日宇航局宣布,将机遇号工作寿命再延长2年,这也是它第九次任务拓展了。新任务是前往附近的马拉松谷。

9月初,它已行驶40.69千米。

2015年 3月25日,机遇号已经行驶了 42.195千米 ,从而成为“ 第一个在另一个星球上完成马拉松距离行驶的人造物 ”。

2015年6月,由于火星正好处在太阳之后(与地球相对),因此通信受到限制。2015-2016年地球冬季机遇号也迎来火星第七个冬季,由于太阳辐射较弱,它被保持在“能量最低”水平,在此期间机遇号的岩石研磨器清除一个火星岩石标本上的灰尘。

机遇号还继续考察了22千米宽的奋进号陨石坑的西缘,特别是马拉松河谷南侧,从西到东贯穿奋进撞击坑的边缘。

2016年3月10日,在接近克努森撞击坑顶部附近的目标时,它以32 的倾斜坡度行驶, 打破了火星上任何探测器行驶的最陡坡度记录 。

2016年 10月,机遇号又开始了为期两年的任务拓展,将考查奋进号陨石坑西缘的“ 苦根山谷 ”。

计划是让漫游者进入一个沟壑,长度约为两个足球场。科学家认为,“这可能是一条被流体雕刻的沟壑,而且水也参与了进来。”

2017年 2月7日,机遇号行驶距离突破了 44千米 ,并朝着下一个重大科学目标——毅力谷——缓慢前进。

在拍摄了毅力谷中几幅高分辨率全景照片后,6月4日由于左前轮故障,导致漫游车倾斜33 。幸运的是,经过几次矫正尝试,车轮似乎都恢复了正常。

在6月和7月的大约三周时间里,由于太阳正好处在地球与火星之间,机遇号与地球的通信量减少。

7月中旬,机遇终于进入毅力撞击坑,开始驶入沟壑。截至2017年10月31日,机遇号行驶距离达45.04千米。

03
成就

机遇号和勇气号结构完全一样,设计寿命也是90个火星日,但它比勇气号更加顽强,一直工作了5352个火星日,比原计划提高了近60倍。

由于2018年6月10日一个火星尘暴袭来,极大地影响到与机遇号的通信。

2019年 2月12日, 处于休眠状态的机遇号未能再度被唤醒 。宇航局喷气推进实验室于2月13日宣布,机遇号的使命正式结束。

在漫长的 15年 里,机遇号在火星上行驶了 45.16千米 ,共传回超过 20万 张照片。它还发现了火星上的赤铁矿、火星上的陨石、水作用的痕迹。

为纪念机遇号对火星 探索 做出的重大贡献,第39382号小行星以“机遇号”的名字来命名。

勇气号和机遇号火星漫游车比1997年的火星探路者漫游车机动性大得多,能行驶数英里穿越火星表面,进行野外地质和大气观测。

两辆漫游车都携带着相同、精密的科学仪器,发现了古代火星环境的证据,这些环境具有间歇性潮湿和宜居的特征。

它们火星任务的第一个科学目标是寻找和描述广泛的岩石和土壤,寻找火星上过去水活动的线索。

两个漫游车的降落点正好在火星两面,这样研究工作几乎可以代表火星表面的全部。勇气降落地过去可能是湖泊,它位于一个大型的撞击坑内。而机遇号降落在梅里迪亚尼普莱努姆,岩石分析表明这里曾经非常潮湿。

两辆漫游车向地球发送了数十万张壮观、高分辨率、全彩的火星地形图像,以及岩石和土壤表面的详细微观图像。

四个不同的光谱仪 积累了关于火星岩石和土壤的化学和矿物组成海量信息 。第一次被送上火星的岩石研磨器工作情况良好,使科学家能够透视尘土飞扬和风化的岩石表面,检查其内部结构和组成。

利用两个漫游车的数据,科学家 重建了火星被水淹没的古老 历史

勇气和机遇号各自找到了过去潮湿条件的证据,这些证据可能 支持微生物曾经存在过的假说 。

机遇号对“鹰”和“毅力”号撞击坑的研究 揭示了过去蒸发形成富含硫酸盐的沙子、沙丘间湖泊的证据 。沙子被水和风改造,凝固成岩石,被地下水浸泡。

两个火星漫游车发现了各种岩石,表明 早期火星的特点是撞击、剧烈的火山喷发和地下水的共同作用 。一些明亮的土壤斑块原来是非常咸的,并受到古代水的影响。总的来说,它们都发现了 古代存在液态水 的证据。

勇气号火星探测器的研究成果

美国喷气推进实验室日前宣布,正在火星表面的勇气号首次对火星土壤进行了取样分析,

获得了一批宝贵数据,并意外发现了此前没有料到的化学物质。科学家惊讶地发现,火星土壤里含有一种名叫橄榄石的化学物质,其形成通常与火 山爆发有关。此外,科学家还在勇气号传回的土壤数据中发现了其它一些熟悉的化学元素,如铁、硫、氯、氩、镍和锌等,其中镍和锌属首次发现。他们据此推断,火星表土可能是由一层颗粒较细的火山岩组成的。2月7日,勇气号成功地在一块玄武岩类岩石上钻出一个小洞。这是人类火星探测史上的首次岩石钻孔。它花了3小时,用机械臂上的磨具钻入一块名为“阿迪朗达克”的岩石,钻出的洞深 2.7毫米,直径45毫米,以分析火星过去的地质构造。接下来,它利用显微成像仪拍摄了岩石的显微照片。

2月10日,勇气号在火星表面行走了21.2米,打破了“旅居者”1997年创下的单日行走7米的纪录。

2月16日,它再次刷新了纪录,走了27.5米。此前的2月15日,勇气号还利用机械臂勘查了一块与众不同的岩石。科学家把这块石头昵称为“米米”。它很可能蕴藏着丰富的火星地质史线索。

2月21日,勇气号将机械臂伸到火星表面的一道浅沟里,寻找那里曾经有水的线索。

3月5日,勇气号第一次找到火星上曾有水存在的证据。它对一块名为“哈姆佛雷”的岩石进行钻孔。科学家在分析矿物质成分后认为,该岩石在形成过程中或刚刚形成之初曾有水

渗入,矿物质随水分进入岩石,形成结晶并留在岩石内部。

3月11日,勇气号从火星上拍摄到了地球的照片。这是人类首次获得从其它行星表面拍摄到的地球照片。照片拍摄于日出前1小时,其上的地球是一个“明亮的圆点”。照片是黑白的,但如果人站在火星车的位置眺望地球,可能会看到一个淡蓝色的星球。该火星车拍到的另一张照片记录到一条又窄又短的光迹。科学家认为这可能是一颗流星,也可能是20世纪70年代升空的“海盗”2轨道探测器——它在完成探测使命后一直在围火星旋转。此外,它还拍到距地球约1500光年的猎户星座中多个明亮的星体。科学家称,拍摄天文照片并不在火星车的主要使命之列,但这些照片有助于研究夜间火星大气中的灰尘和水气含量。

4月1日,科学家又宣布,勇气号在其着陆区发现了火星上过去可能有水的新证据。它对一块名为“马扎察尔”的火星玄武岩进行探测发现,该岩石外部被多层不同的尘埃所覆盖。这一发现强有力地表明,古谢夫区域曾有自己的水源供应。探测显示, “马扎察尔”很显然曾受到过与流体有关的改造。不过曾在古谢夫存在过的水有可能是地下水,水量也许没有机遇号着陆的梅里迪安尼平原曾有过的水多。

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