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火星探路者号探测器

携带“旅居者号火星车”

火星探路者号探测器(英文名称:Mars Pathfinder),是美国研制的火星探测器。火星探路者号于1997年07月04日在火星表面成功着陆。其携带的旅居者号火星车,是人类的第一辆火星车。

中文名称火星探路者号探测器英文名称Mars Pathfinder
研制国家美国质量800千克
发射时间1997年07月04日发射场卡纳维拉尔角空军基地
运载工具德尔塔2运载火箭

探测器设计

火星探路者号由轨道器、着陆器和旅居者号火星车组成。全重800千克,其中,着陆器重264千克。

轨道器

轨道器主要用于轨道探测,并在着陆器分离后,继续绕火星飞行,进行科学探测任务。

着陆器

着陆器是一个锥形四面体,触地时四个表面的气囊能吸收相当于3米/秒垂直速度和50米/秒水平速度下落时的冲击能量,使落地时的冲击力小于50克着陆后,不管着地的姿态怎样,着陆器3个侧面的三解开“花瓣”自动展开,露出着陆器内的各种装置和安装在一侧“花瓣”内表面的旅居者号火星车。

这种设计能确保着陆器摆正位置。“花瓣”展开后的外露表面上还贴有砷化镓太阳能电池片。

在火星车从着陆器开出后,着陆器便是一个自动操作的仪器工作站。它探测地个地区不同成分的岩石和土壤,该使命原计划30天,后延长为1年,以搜集因季节变化而不同的火星资料。其上装有火星探路者成像仪(IMP)、α质子X射线频谱议、大气结构和气象实验装置(AST/MET)等,通过17瓦固态放大器和X波段的低增益天线及双轴高增益天线(HGA)通信联络,数据传输速率为700比特/秒。通信设备用100瓦太阳电池和银锌蓄电池供电。特别要指出的是,着陆器上的IMP是一个立体望远镜系统,它装在一根可升降的杆上(能升到着陆器之上0.85米外),带有方位和高低驱动机构,能看到整个着陆器和附近的火星表面。面包箱大小的越野车上也装有α质子X射线频谱仪(APXS)和前视、后视照相机等,用鞭状天线与自动操作的工作仪器站无线电通信,用车顶上的太阳能电池和蓄电池可供电17-30天。它与仪器工作站最大通信距离为500米,而这一距离越野车要走几周才能到达。

旅居者号火星车

旅居者号火星车

图:旅居者号火星车

旅居者号火星车,是一辆长0.66米、宽0.48米、高0.30米、重11.5千克的6轮车(一说是长0.60米、宽0.46米、高0.18米,重7.5千克)。

成功着陆火星

1997年7月4日,火星探路者号进入火星大气层,轨道器与着陆器分离,轨道器继续绕火星飞行进行考察,而而着陆器则以15-20°角度和6.3千米125千米高的稀薄大气层后,速度降为250米/秒。随后着陆器打开一张直径7.3米的降落伞,使着陆器的速度降至35米/秒。当着陆器距离火星表面300米高度时,着陆器使将所带的24个巨大的保护气囊充气,以便着陆器软着陆;当距火星表面50-70米时,着陆器上的反推固体火箭点火工作,进一步减速。最后,着陆器在气囊的保护下落到火星表面。

17时07分火星探路者号在火星降落,在密封气囊的保护下,经过一番弹跳翻滚之后,在火星表面停了下来。着陆成功后,火星探路者号打开外侧的3个电池板,重10公斤的旅居者号火星车缓缓驶离火星探路者,落到火星地表。其行进路线是预先确定好的,首先朝目标区西南部的一个长100公里、宽19.3公里椭圆形区域缓慢行进。

着陆后的着陆器和火星车

图:着陆后的着陆器和火星车

着陆成功后,火星探路者号打开外侧的3个电池板,重10公斤的旅居者号火星车缓缓驶离飞船,落到火星地表。其行进路线是预先确定好的,首先朝目标区西南部的一个长100公里、宽19.3公里椭圆形区域缓慢行进。

在探测区,经对由古代洪水冲刷形成的一个488平方米的小岛作详尽观察,科学家发现火星山谷平原暴发过多次洪水,并有众多由水冲击而来的圆形岩石,其中许多岩石沿同方向排列,表明它们受到同样水流的冲击。科学家推测当时洪水有数百公里宽,水流量为每秒100万立方米。

21时35分,火星探路者号发回更加激动人心的彩照。颜色逼真的沙土、岩石、山丘、沟壑,还有火星探路者号探测器和旅居者号火星车。

科学成果

此次火星探测计划结果要比事先预料的好。美国国家航空航天局执行本次火星探测计划的目的原本是一次演练,即验证整个计划是否具有可行性。现在看来,这一目的已经达到。另外,火星探路者号此行还获得了许多有重大价值的信息,信息量是原计划的5倍。据说,分析整理这些信息需要几年时间。从已经得出的结论来看,此次计划所取得的成果可以概括为以下几个方面:
第一,使人类对火星地表景观有了直观的认识。火星探路者号发回了数千张火星地表照片,人们从这些照片得知,火星阿瑞斯平原看起来就像地球上的荒漠;同地球一样,火星上也有山脉,有丘陵,有沟谷,甚至还有陨石坑。人们以前从来没有这么真切地观察过火星。

第二,使人类对火星岩石和土壤有了初步的了解。旅居者号火星车此行的主要目的就是对火星上的岩石和土壤进行探测和分析。火星车上有一台阿尔法—质子—X射线光谱仪,能现场分析岩石的化学成分,并将分析结果传回地面控制中心。到目前为止,总共分析了两块火星岩石,但只有一块岩石的分析结果传回地面。已有结果的这块岩石在化学成分上与地球上的岩石非常相似,这是科学家们事先没有想到的。据说,另一块岩石与前一块完全不同,说明火星同地球一样,也有多种不同种类的岩石。从火星车留下的车辙看,火星表面是一层虚土,下面则是坚硬的壳层。

第三,使人类对火星气候有了更深入的了解。火星目前是夏季,从测定结果来看,火星白天地表温度约零下十几摄氏度,夜晚会降到零下70多摄氏度,白天有微风。火星探路者号在距火星地表48公里高处测得的温度为零下170摄氏度,这是迄今记录到的火星大气层的最低温度。

第四,找到了一些支持“火星生命之说”的证据。认为火星上有生命的说法主要有两个依据:一是火星上曾经有水;二是在地球上发现的火星陨石中含有生物化石微粒。火星探路者号拍的照片表明,几十亿年前火星阿瑞斯平原曾发生过特大洪水,证实了海盗号火星探测器21年前的判断。火星车对火星岩石的分析表明,这块火星岩石与地球上的一块火星陨石在化学组成上具有相同的特征,这起码说明这块陨石的确来自火星。科学家认为,目前还不能断定火星上曾经有过生命。

火星探路者号探测器
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最新更新:2015-07-20 17:15
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