備受青睞的火星探測——著名火星探測器一瞥

美國“雙胞胎”

壽命長

美國勇氣號和機遇號火星車是一對一模一樣的“雙胞胎”，各自長1.6米、寬2.3米、高1.5米，重174千克，大小與高爾夫球場的小車相似，于2003年6月10日和7月8日分別發射。它們主要完成的探測任務是判斷火星上是否有過生物，明確火星氣候特征，掌握火星地質特征；為人類探索打下基石。經過約半年的飛行，勇氣號和機遇號分別在2004年的1月3日和24日經歷了驚心動魄的6分鐘降落過程之后在火星表面安全著陸。它們著陸方式采用與1997年在火星上著陸的“火星探路者”一樣的彈跳方式。

勇氣號著陸在古謝夫隕石坑，它位于距離火星赤道以南15°的地方。之所以在這里著陸，是因為科學家認為，這里平坦的地形適合著陸。但更深層次解釋是，這里有可能是一個干涸的湖床，在這里更易獲得火星是否存在或存在過生命的依據。不過，這里終日沙塵暴彌漫，但在設計時已經考慮到這種情況，使勇氣號足以抵御沙塵暴的襲擊。

機遇號著陸的區域位于與古謝夫環形山幾乎相背的火星赤道以南2°的地方，它被稱為梅里迪安尼平原，存在氧化鐵礦物，而這些礦物通常在有液態水的環境下生成。梅里迪安尼平原是“火星地表最安全的地方”，沒有巖石、灰塵和大風的威脅。

與人類相似，勇氣號和機遇號火星車有“身體、大腦、眼睛”等，像一個到火星上考察的地質隊員一樣。按照設計，它在１個火星日能負重跋涉40米。其“身體”是1個保護內部計算機、電子學部件和電池的外殼，并具有溫度控制作用。

它的“大腦”實際上是處理信息的計算機，還用于監測火星車的“健康”狀況，拍攝照片、行進、操作儀器和通信也都是在這個“大腦”支配下進行的?；鹦擒嚁y帶了一個“慣性測量單元”，能提供其位置的三維信息，能讓漫游者進行精確的垂直、水平和左右移動。這個裝置用于漫游者導航，可使其安全移動，能估計它所處的火星表面的坡度。為了在所有階段都能正常工作，勇氣號和機遇號溫度保持在±40℃之間。在晚上，火星表面溫度降到－96℃，這時火星車體內的加熱器工作，使其保持在正常溫度范圍。

勇氣號和機遇號各有9臺相機，它們相當于“眼睛”。其中的6臺工程相機為火星車導航服務，以用于防止它撞擊障礙物；另外3臺相機進行科學研究。

用于科學研究的2臺全色相機安裝在火星車高1.4米的支架上，因而有很寬的視場。在水平方向，全色相機可以在360°范圍內轉動；在仰角方向，全色相機可以圍繞水平方向在±90° 范圍內轉動。它們可獲取火星表面三維全色圖像，將用于對火星表面和天空成像。全色相機基本上模仿人眼的分辨率（0.3毫?。o出的圖像就像1個地質學家站在火星表面上所看到的一樣。由于它具有多光譜成像的能力，所以可幫助科學家更多地了解火星巖石和土壤中發現的礦物。

除載有全色相機和顯微成像儀外，勇氣號和機遇號還裝備了以下探測設備：①微型熱輻射光譜儀，是通過探測來自遠處的熱輻射來記錄各種巖石和土壤的譜，從而確定礦物的類型和豐度，尋找與水作用而形成的礦物，也觀測火星大氣層并收集溫度、水蒸汽和塵埃豐度的數據。②穆斯堡爾光譜儀，是用于研究含鐵礦物的儀器，能以高的精度確定礦物的成分和豐度，因此還可以幫助了解表面物質的磁性質。③a粒子和X射線光譜儀，是通過探測由巖石和土壤發射的a粒子和X射線，進而確定它們的元素化學性質。④巖石研磨工具，可在火星表面巖石中打出直徑45毫米、深5毫米的洞，然后用其它儀器詳細檢驗清除的面積，利用巖石內部和外部差別揭示巖石的形成過程和環境對它的影響。

儀器展開裝置是該火星車的“胳膊”。它通過三個鉸接頭（肩、肘和腕），可靈活地使儀器伸展、彎曲和與巖石精確地成一定角度。臂的末端是一個轉動架，結構像手，能握住各種工具（儀器），并可以旋轉350°。“胳膊”上的顯微成像儀是1臺單色相機，它用于近距離獲取巖石和土壤的圖像，提供火星巖石和土壤小尺度的信息。通過近處觀測火星表面物質，可以補充其它科學儀器的發現。分析沉積巖石顆粒的大小和形狀對于辨別在火星過去是否存在水是很重要的。

它們的“腿”是6個輪子，能爬45°以下的坡，并可以跨過大于輪直徑（25厘米）的障礙（如巖石）或洞。每個輪也有履帶，可在軟的沙地行駛，也能爬越巖石。在平坦硬地上，“火星漫游者”的速度是5厘米/秒。

每輛火星車上有3套通信天線：超高頻天線可以通過繞火星飛行的“火星全球勘探者”和“火星奧德賽”軌道器與地球聯系，而低增益天線與高增益天線則可直接與地球聯系，其中低增益天線用于數據量較低的通信傳輸，而高增益天線用于數據量較高的通信。

與世界第1輛火星車“索杰納”相比，勇氣號和機遇號火星車的性能有了較大的提高，實現了對火星較大范圍的移動考察，標志著火星探測進入了新的重要階段。

勇氣號和機遇號上的全色相機所拍的彩色照片總像素達到1200萬，清晰度是此前人類拍攝的最好火星照片的3～4倍。

勇氣號和機遇號在技術和科學方面都取得了巨大成就，其中最大的技術進步在于獲取科學信息的能力。除增加了相機的數量、穆斯堡爾光譜儀和微型熱紅外光譜儀外，還攜帶了巖石鉆探工具和顯微成像儀，在整體性能上也有很大提高，其中包括在火星車的大小和機動性等許多方面的改進。它們在工作壽命、行駛速度、探測性能等許多方面，都大大超出了設計范圍，獲得了大量新信息，其中最喜人的成果是證實火星表面上曾經存在水。

在美國《科學》雜志評選出的2004年度10項科學突破中，勇氣號和機遇號火星漫游車證實火星表面上曾經存在水，被評為2004年世界科技領域的最大突破。美國科學家2004年12月13日稱，勇氣號在火星的“哥倫比亞山”地區發現了針鐵礦，這種物質的發現可以證明火星上有水，它和機遇號在火星另一面所發現的黃鉀鐵礬一樣，是當時火星上有水的最有力證據。

勇氣號火星車在輪子受損的情況下，于2007年5月22日找到了迄今有關火星有水的最強有力證據。勇氣號6個輪子中的一個已經不能旋轉，因此，它經過的火星表面都會形成一道道深深的“溝壑”。有意思的是，正是這些不經意的動作帶來了火星探測史上最重要的發現！因為“溝壑”中被“刮蹭”過的火星土顯現出明亮的顏色，而勇氣號對這些特殊的火星土進行化學分析后發現，其中硅石的含量竟然高達90%，而這有可能成為證明火星遠古時期遠比現在濕潤的有力證據，因為硅石的沉積是需要大量的水作為條件的，所以火星過去可能比現在更濕潤。參與火星車項目的科學家們認為，這項最新發現再次證明，在火星上曾經也存在過適合生命存在的條件。新的發現再次鞏固了有關在火星上曾經有大量水存在的論斷，同時也有可能證明“火星也曾是一顆適合生命生存的行星”。

2007年10月15日，美國噴氣推進實驗室宣布再度延長勇氣號和機遇號火星漫游車的探測任務時間。這是美航宇局第五次延長它們在火星表面上的服役期。這兩輛火星車已超期服役了3.5年。

這2輛火星車之所以獲得許多預想不到的科學成果，與它們在工程上的超水平發揮是分不開的，其中最突出的是日行駛紀錄不斷被打破，并天天創造工作壽命的新記錄。

雖然工程師們已為2輛火星車制訂長期計劃，但由于它們已經“超期服役”這么長時間，任何一個部件隨時都有可能損壞，因此即使明天有一輛火星車“壽終正寢”也不奇怪。盡管勇氣號和機遇號早已過了“保修期”，但科學家們仍期待著它們在未來幾個月中能繼續獲得新發現。它們取得的任何成果都將是“額外的獎賞”。

美國航宇局向外界宣稱，如果條件允許，兩輛火星車的服役期可能延長到2009年。