備受青睞的火星探測——著名火星探測器一瞥

2007年8月4日發(fā)射的鳳凰號火星著陸器將是第一個在火星北極地區(qū)著陸的探測器。近年來，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)火星北極地區(qū)覆蓋有大量的冰，所以美國制定了以尋找水為核心的火星探測戰(zhàn)略，鳳凰號就是這個戰(zhàn)略的執(zhí)行者。

鳳凰的本意是經(jīng)過涅重生的“不死鳥”，這次發(fā)射的火星著陸器之所以取這個名字，寓意為它是1999年失敗的“火星極區(qū)著陸器”和因此取消的原定2001年發(fā)射的“火星勘測著陸器”的復(fù)活，包含了要完成這2個探測器未竟使命的意思。鳳凰號上有不少儀器都是來自這2個探測器上的或進(jìn)行了適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)以提高可靠性。使用已有的部件，不僅可以降低研發(fā)成本，還能節(jié)省時間。

該探測器既不爬到山丘上張望，也不下到撞擊坑內(nèi)去漫游，而是1個固定著陸器，它要用“爪子”對火星北部平原的含冰土壤挖掘，以尋找可能存在的水。鳳凰號裝配了機(jī)械手、顯微鏡電化學(xué)與電導(dǎo)率分析器、機(jī)械手相機(jī)、表面立體成像儀、熱和演化氣體分析儀、火星下降成像儀等多種科學(xué)探測工具，其中由加拿大研制的氣象站是鳳凰號上唯一專門研制的新儀器，它將對火星大氣中的水和塵埃進(jìn)行評定，記錄火星北極每天的天氣狀況。

鳳凰號面臨的最大麻煩是如何能安全著陸在火星北極。自從美國海盜號在火星著陸以后的最近3次探測器在火星著陸，都使用氣囊的方式來實現(xiàn)。但鳳凰號將不像“火星探路者”、勇氣號和機(jī)遇號火星車通過氣囊著陸在赤道地區(qū)，而是靠減速推力器的制動作用著陸在富含水凍冰塊的火星北極地區(qū)。此前最近的一次嘗試用減速推力器著陸火星的是1999年12月3日準(zhǔn)備在火星著陸的“火星極區(qū)著陸器”，但失敗了，原因是當(dāng)時獲取的火星地形信息有誤，由于錯誤的信息使減速推力器提前關(guān)閉，最后“火星極區(qū)著陸器”直接撞上了火星表面而四分五裂。這次鳳凰號之所以不使用氣囊著陸是因為其質(zhì)量太大，達(dá)328千克，用氣囊難于保證軟著陸的安全。經(jīng)過10個月的飛行，今年5月鳳凰號火星著陸器將著陸火星，大家都在焦急地期待中。

目前，美國還在醞釀一些火星探測計劃，其中已確定的是在2009年或2011年發(fā)射第3代火星車——“火星科學(xué)試驗室”，這將是地表探測技術(shù)的一次飛躍性的進(jìn)步，同時也將為未來的火星采樣任務(wù)鋪平道路。新一代火星車約有一輛吉普車大小，比勇氣號和機(jī)遇號大幾倍；其穿行能力將得到更多改善，可在坡度為60°的斜坡上正常行駛；它的能源供應(yīng)也有質(zhì)的飛躍，勇氣號和機(jī)遇號火星車主要靠太陽能電池提供能源，而“火星科學(xué)試驗室”將依靠核能來工作，即使用放射性同位素電力系統(tǒng)取代目前火星車上使用的太陽能電池板，因而可大大增加漫游車的行程和使用壽命，提高其開展實驗活動（如鉆探）的能力。新一代火星車最引人注目的是用“空間起重機(jī)”登陸。“火星科學(xué)試驗室”能對火星上一些“死角”進(jìn)行考察，進(jìn)一步探索火星上是否有生命存在。

美國爭取在2014年之前帶回第一批火星巖石和土壤標(biāo)本，以確定火星上是否有生命。隨著“取樣返回”任務(wù)的完成，美國“火星生命計劃”也將結(jié)束。此后，將為進(jìn)行載人火星探索做各種準(zhǔn)備，最終實現(xiàn)載人登火星，這是目前探測火星的最高目標(biāo)。

另外，我國與俄羅斯也在合作實施火星空間環(huán)境探測計劃，這是我國首次對地球以外太陽行星開展的直接探測活動。在這項計劃中，我國將獨立研制環(huán)繞火星運行的小型探測器螢火1號，主要探測火星的空間環(huán)境，探尋火星水的消失機(jī)制，揭示火星這樣的類地行星空間環(huán)境演化的特征。它將裝在俄羅斯研制在“福波斯探測器”主探測器上，后者用于在火衛(wèi)一著陸取樣返回。其中螢火1號質(zhì)量為110千克，主體部分長75厘米，寬75厘米，高60厘米。它的兩側(cè)是展開的太陽能帆板，太陽帆板展開將達(dá)到7.85米。主體部分載有多通道探測儀器。其設(shè)計壽命是兩年，2008年4月探測器完成初樣，2009年6月完成正樣，2009年10月，螢火1號與俄方的火星土壤采樣返回探測器“福波斯探測器”一起由俄運載火箭同時發(fā)射，發(fā)射地點在哈薩克斯坦境內(nèi)的拜科努爾航天發(fā)射中心。我國的螢火1號和同行的俄羅斯“福波斯探測器”上具有一些完全相同的火星空間環(huán)境探測儀器，能夠在火星上實施同時探測，研究火星電離層和太陽風(fēng)的相互作用。