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備受青睞的火星探測

（2008年04月09日 01:02） 來源︰《太空探索》

□作者: 司馬杭仁

[1]

　　開往火星的歐洲快車
　　
　　2003年的6月是一個令全球航天界、天文界乃至整個科技界及其愛好者興奮不已的月份，因為在這個月里，歐洲和美國分別發射了各自的火星探測器。這不是什麼巧合，而是由于2003年8月27日火星與地球的相對距離最近（約5000多萬千米，該距離每5萬年才遇到一次），這意味著在6月份發射探測器到達火星的時間最短。所以，歐洲和美國在同一個月里使出各自的“看家本事”，其中歐洲火星探測是“大姑娘上轎頭一回”。
　　2003年6月2日，歐洲空間局用俄羅斯聯盟-FG火箭發射了它的第1個火星探測器——“火星快車”，率先拉開了新一輪火星探測的熱潮。歐洲是繼甦聯、美國和日本之後世界第4個發射深空探測器的國家或組織。“火星快車”計劃的最大特點是“節儉”、“合作”與“多能”。此次計劃的成本是歷次人類火星探測計劃中費用較少的，為3.35億美元。“火星快車”探測器之所以沒有搭乘歐洲“阿里安”火箭升空，其原因就是因為用“阿里安”的費用要比用“聯盟”火箭高出許多。此外，探測器上安裝的立體相機也是1996年俄德聯合發射失敗的火星-96探測器上所用裝置的改進型，所以沒有另外付出太多費用。
　　

　　該探測器由1個方形軌道器和1個名叫獵兔犬2號的著陸器組成，其中軌道器設計壽命為2年，獵兔犬2號著陸器的壽命為2個月。它們在大約6個月後抵達火星軌道，主要任務是在火星上尋找生命的痕跡。飛行了1個多月後，“火星快車”于2003年12月25日進入環火星軌道，並于2004年1月28日成功到達測繪軌道。除了與2003年12月19日脫離“火星快車”的獵兔犬2號失去聯系外其上裝載的所有科學儀器均工作正常，目前仍在工作。
　　比家用冰箱大不了多少的“火星快車”軌道器，環繞火星運行1圈需6.7小時,其任務是勘測火星地形、研究火星表面大氣及礦物成分，並以雷達探測火星的水資源存量。它攜帶7種儀器,其中高能中子分析儀用以檢測太陽風對火星大氣的侵蝕與擦損；高分辨率彩色立體相機用以提供比以往任何照相機都更詳細、準確、色彩完整的火星表面和大氣的圖像；亞表面探測雷達/高度計用以查找火星的地下水；行星傅里葉光譜儀用以研究火星大氣結構；可見光與紅外礦物探測光譜儀用以探測火星表面的結構；紫外與紅外大氣光譜儀用以測定火星大氣的臭氧和水蒸汽，研究其電離層；火星無線電科學實驗件用以研究火星大氣的電離層和引力變化。
　　總的說來，這些儀器對火星全球進行了10米分辨率的攝影地質學測繪；對所選擇的地區進行了2米分辨率的攝影測繪；以數百米至千米級的分辨率對火星全球表面進行了礦物學測繪；探測了火星大氣環流特性和大氣成分；探測了火星地表下數千米至永久凍土層的結構特性；對于火星大氣與地表及行星際介質間的相互作用進行研究；通過無線電科學試驗對火星內部、大氣和環境進行研究；開展火星表面“地球化學”和外空生物學的研究。
　　

　　科學家希望這些調查能夠探測到火星地下水的存在。通過收集火星過去和今天的環境信息，也將提高人類對那些影響地球環境因素的了解。比如，如果能夠了解為什麼火星上的水會消失，就可以更好地知道地球上的海洋是否也正面臨著同樣的命運。
　　歐洲獵兔犬2號著陸器原計劃降落在火星赤道附近1個叫伊希迪斯的平坦的大型沉積盆地，這里有可能保存有生命的痕跡。其任務是確定著陸區域的地質、礦物含量和化學成分數據，研究天氣和氣候等。獵兔犬2號在“火星快車”軌道器進入火星軌道的前5天與之分離，然後自由滑行進入火星大氣層。按照設計，火星大氣層摩擦產生的阻力可使它的速度降低，從而安全釋放降落傘，最終像美國“火星探路者”那樣借助氣囊以彈跳方式著陸。
　　

　　到達火星地面後，獵兔犬2號應該像花瓣一樣打開，伸出4個像唱片一樣的太陽能電池板，為它提供180天工作所需的能量。英國布勒樂隊的歌曲將作為成功降落的信號發回地球。它的約9米長的機械臂將負責探測周圍的天氣狀況，獵兔犬2號上安裝的大部分儀器設備都在這個機械臂的末端並呈扇狀展開。它可以輕輕地以1厘米/6秒的速度在火星表面爬行，利用大石塊的輪廓來改變方向，挖掘地洞采集樣品。獵兔犬2號有別于以往其他火星登陸車之處在于,它能夠直接檢測出是否有有機碳，從而驗證生命物質的核心的存在。
　　獵兔犬2號所攜帶的科學儀器有氣體分析包、環境傳感器和2台立體照相機、顯微鏡、X射線分光儀、γ射線分光儀、掘地器和岩芯取樣器/研磨器等。其中的立體照相機會用全景鏡頭和寬視場鏡頭來拍攝登陸地點的照片，從而為進一步的探索做出指引，負責尋找特色岩石；顯微鏡將會以很高的放大倍數，近距離地觀測岩石和土壤，揭示岩石的紋理；X射線和γ射線分光儀負責確定岩石的成分……
　　

　　其中“岩芯取樣器”源于香港發明家兼牙醫伍士銓的牙醫抓鉗工具的設計理念，這是中國人參與設計的儀器首次接觸外星土壤。它是一個多功能的太空輕巧用具，重370克，功耗只有2瓦，可作磨、鑽、挖和抓取土質樣本之用。其設計融合了中國筷子的特性，使儀器可以更靈活地探取經鑽磨的石塊樣本，因此獲得歐空局的采用。
　　外型像一個蛤蜊，功能如一只小鼴鼠的獵兔犬2號，從設計方面講，它不僅能探測地表，甚至還可以鑽探到火星地表1米深處，分析土壤的年齡、水及礦物含量，分辨出180種鹽分、礦物質、水和有機物質。此外，著陸器還可以記錄火星大氣溫度、氣壓和風速等有關數據，探測其中是否含有甲烷這一生命新陳代謝所必不可少的排泄物，並將收集到的信息發送回地球。研究人員希望，這次火星探索能找到火星上存在水的證據。
　　除了收集火星土壤外，它還計劃搜索碳同位素和水分子，甚至嘗試測算火星岩石的年齡。最吸引人的是，其上的氣體分析包能聞嗅火星上的大氣，探測火星生命的“呼吸”。研制獵兔犬2號的皮林格教授稱︰“只要有生命在火星上吸收能量，它們就一定會排放出廢氣，事實上，獵兔犬2號連火星生命放個屁都能偵測到……就算那些生物遠在1000千米之外，但只要它們釋放出甲烷或其他氣體到大氣層，我們就會知道得一清二楚。”
　　獵兔犬2號著陸器所收集到的信息擬通過在火星軌道上的衛星發送回地面。研究人員希望這次火星探索能找到證明火星上存在水的證據。
　　

　　但是，獵兔犬2號著陸器的所有美好設想都因為故障化為烏有。2003年12月，歐洲獵兔犬2號著陸器在與火星“火星快車”軌道器分離，準備在火星表面著陸後便失蹤了。最可能出現問題的是保護獵兔犬2號登陸的氣囊、降落傘和登陸器自身的計算機系統。在總結教訓的同時，獵兔犬2號研究小組呼吁歐空局盡快制定新的火星登陸計劃。但是，以火星為目標的歐空局長期太空計劃"極光"項目迄今未獲得啟動資金，歐洲科學家再次挑戰火星顯得遙遙無期。
　　

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文章作者:司馬杭仁
責任編輯:skylook

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