獵兔犬2火星著陸器

獵兔犬2火星著陸器是指歐洲宇航局的第一個?>火星探測器“火星快車”。它的這次發射，標誌著人類探測火星的活動進入新的活躍期。

基本介紹

• 中文名：獵兔犬2火星著陸器
• 外文名：Beagle 2
• 發射時間：2003年
• 目的地：火星
• 標誌：人類探測火星進入新的活躍期
• 學科：天文學

簡介

獵兔犬2將以高於20000公里/小時的速度進入火星大氣，最終落到火星表面上。著陸器前面的防熱罩將在藉助與上層大氣的摩擦來減速的過程中提供防熱保護。當速度降到1600公里/小時左右時，著陸器上的一個降落傘將張開，以進一步減速。最後，幾個大型氣囊將充氣，以使著陸器不至於在著陸過程中受損。

“獵兔犬”2將完成下列任務：

• 確定著陸場的地質；
  
• 礦物學和化學成分數據；
  
• 搜尋生命特徵（外空生物學）；
  
• 研究天氣和氣候。
  

它必須在180個火星日內完成其任務(火星日與地球上的一天基本一樣長)。著陸後的頭幾天時間將用於運行預編的程式，對著陸場進行拍照，並運行環境探測器，為隨後的詳細岩石和土壤分析工作做準備。

“獵兔犬”2將降落的地方是一個平坦的大型沉積盆地，稱為伊希迪斯平原。它跨在年代較近的北部平原和古老的南部高地之間，有可能保存有生命痕跡。該著陸場緯度較低(北緯10.6度，西經270度)，由此可以減少為抵禦火星寒冷的夜晚而要採用的絕熱材料用量。這裡岩石不很多，有利於著陸器安全降落，同時又足夠實驗之用。此外，這裡基本上沒有陡坡，有利於減輕著陸器的跳動，而且塵埃不多。伊希迪斯平原的高程也足夠低，可以提供足夠的大氣厚度，使降落傘有充足的時間讓著陸器減速。

摺疊起來的“獵兔犬”2著陸器看上去就像一塊很大的懷表。在飛向火星的漫長旅途上，該著陸器都將採取這種狀態。一旦到達火星表面並停穩後，“獵兔犬”2將拋掉其氣囊，打開蚌殼式的外殼，坦露出內部組件，並展開太陽能帆板和機械臂。首先展開的將是太陽能帆板。它們將採集陽光，以為用於在探測期間向著陸器及其實驗裝置供電的蓄電池組充電。此後，一個機械臂將利用彈簧展開。機械臂的末端裝有所謂的“可調節式有效載荷工作檯”（PAW）。“PAW”在英文裡有“爪子”的意思，所以有人形象地說“獵兔犬”2長著一隻“狗爪”。著陸器的許多實驗裝置都位於該工作檯上，其中包括一對立體相機、一台顯微鏡、兩種光譜儀(穆斯堡爾和X射線)和一個用於火星表面照明的“手電筒”。工作檯上還裝有岩心提取器/研磨器和掘進機。這兩種儀器用於採集分析用的岩樣和土樣。

機械臂可以伸展和轉動，以使兩台立體相機能以良好的全景視角對著陸場進行拍攝。拍攝完全景照片後，相機將繼續拍攝附近土壤和岩石的近景圖像，以留作進一步分析。選定了合適的岩石後，工作檯將通過轉動使研磨器到達相應位置，以刮掉岩石上風化的表層。隨後工作檯重新定位，以由顯微鏡或光譜儀對新暴露出來的物質進行分析。

當有一塊岩石看來特別有研究價值時，將用岩心提取器鑽下一塊樣本，並由機械臂送到著陸器殼體內的氣體分析組件（GAP）處。工作檯背部攜帶的掘進機還將採集土壤樣品，並將其送往氣體分析組件。

設備

著陸器攜帶的儀器設備包括：

• 氣體分析組件：氣體分析組件所要開展的研究與尋找火星生命的關係最為密切。它裝有12個加熱爐，可用於在有氧存在的條件下對岩樣或土樣進行逐步加熱。每一溫度下產生的二氧化碳將被送到質譜儀處，以測量碳-12和碳-13的豐度和比率。質譜儀還將研究其它元素，在大氣樣品中尋找甲烷。二氧化碳生成時的溫度值將反映出物質的性質，因為不同含碳物質發生燃燒反應的溫度是不同的。
  
• 環境探測器：布設在著陸器不同位置處的各種微小探測器將測量火星環境的各個方面，如大氣壓力、氣溫、風速、風向、紫外輻射以及塵埃回降和著陸器下落過程中上大氣層的密度和壓力等。
  
• 立體相機（2台）：這兩台相機可拍攝數碼照片，由此可構建機械臂可觸及區域內的三維模型。由於工作檯不能在地面上實時操縱，這一三維模型將用於把各種儀器引導到岩石和土壤研究對象側旁的特定位置，並提供著陸場的地質環境信息。
  
• 顯微鏡：顯微鏡將提取由研磨器刮出的岩石表面千分之幾毫米的特徵信息。它將揭示岩石構造情況，從而幫助確定它是沉積岩還是火山岩。
  
• 穆斯堡爾光譜儀：該光譜儀將通過用同位素源（鈷-57）放射出的伽馬射線照射岩石表面來研究岩石的礦物構成，然後測量被反射回來的伽馬射線的光譜。尤其要指出的是，內部原始狀態鐵礦的性質將同岩石外表風化層做對比，以確定現存火星大氣的氧化性如何。
  
• X射線光譜儀：該光譜儀將用來自4個放射源（兩個為鐵-55，另兩個為鎘-109）的X射線轟擊新刮出的岩石表面，以測定岩石中的元素。這些岩石將放射代表所含元素的能量較低的X射線。利用同位素鉀-40會衰變為氬-40的性質將能估算出岩石的年代。X射線光譜儀將對鉀進行測定，而氣體分析組件則將測定岩石中所含的氬。
  
• 掘進機：該儀器將能以每6秒1厘米的速度在火星表面上爬行幾米。一旦它遇到了一塊大卵石，它就會向地下挖掘，以把樣品採集到其端部的一個空腔內。另外還可以通過調整工作檯位置來使掘進機能垂直向地下挖，從而有可能採集到距表面1米深處的樣品。
  
• 岩芯提取器/研磨器：這種鑽頭可以在一個表面上移動，以除掉風化物質，也可以固定在某一點處，鑽取有望含有原始樣品的岩芯。
  

事件

離奇失蹤

在地面傳送的150條指令控制下，2003年12月19日，歐洲空間局科學主管大衛－索斯伍德從位於德國達姆施塔特的任務控制部門通過可視電話向總部報告：獵兔犬2號著陸器與火星快車探測器成功分離。2003年6月2日，價值3.5億美元的火星快車從拜科努爾發射場升空，它經過6個月總計2.5億千米的飛行後，終於在聖誕節前抵達火星附近。這是歐洲首次獨立對另外一個星球實施探測活動。本來如果一切順利，獵兔犬2號將穿過火星稀薄的大氣在12月25日降落在北緯10.6°、西經270°的火星赤道以北的伊西底斯平原，搜尋火星表面生命的跡象。

可截止到2004年1月4日，獵兔犬2號仍未與地球取得聯繫，歐洲國家、美國和澳大利亞的科學家動用了多個射電望遠鏡搜尋獵兔犬2號，結果一無所獲。但科學家仍然沒有放棄對獵兔犬2號的搜尋，歐美航天專家已組成了一個名為“老虎”的小組，全面搜尋獵兔犬2號，並對可能出現的各種情況進行分析。據專家分析，當時火星上的天氣狀況良好，登入器自身攜帶的時鐘看起□易林來也與預設的程式一致。因此獵兔犬2號可能遇到的技術問題有：

• 在向火星降落的過程中被毀；
  
• 在著陸瞬間毀壞；
  
• 不幸掉進深洞或裂縫裡；
  
• 它的無線電天線發生誤差；
  
• 它發出了信號，但負責傳輸信號的美國奧德賽火星探測器沒有收到。
  

歐洲空間局負責控制火星快車飛行的科學家麥凱認為，獵兔犬2號在火星上被摔壞的可能性不大，因為根據事先模擬和不斷改進，它的降落傘及著陸時用的氣囊會按時順利工作；登入器的打開裝置也應該沒有問題，因為即使掉在石頭中間，其發動機也有足夠強的動力把外殼打開。負責研製獵兔犬2號的英國科學家科林·皮林格說，獵兔犬2號可能掉進了火星表面的坑道。在獵兔犬2號預期著陸區域中心有一條1千米寬的火星坑道，大小僅相當於一個腳踏車輪的獵兔犬2號有可能掉進了這個坑道。

失而復得

2015年1月16日，英國和歐洲航天局突然宣布，失蹤10餘年的獵兔犬-2已經被美國航空航天局的“火星勘測軌道器”找到了，它12年前就已經成功登入火星。獵兔犬-2項目主管希姆斯（Sims）說：“獵兔犬-2成功著落火星，我對此感到興奮。從2003年開始，每個聖誕節我都在想，獵兔犬-2究竟在哪裡呢？”其實早在2014年3月，英國科學家就曾表示，獵兔犬-2可能已經找到，因為他們從火星軌道器拍到的獵兔犬-2著陸的地方發現了4個白色的亮點，這顯然是著陸氣囊打開後展現的四個葉片。但當時還沒有定論，而且也有科學家懷疑，那四個白點很可能是拍照失誤造成的。

美國“火星勘測軌道器”拍攝的圖像顯示，該探測器成功在火星表面著陸，但是處於半展開狀態，所以導致其無法與地球取得聯繫。只有其4個太陽電池板都完全打開時，獵兔犬-2著陸器才能夠展開天線，進而與地球進行聯絡。希姆斯表示，如果“火星勘測軌道器”拍攝的確實是獵兔犬-2，就意味著其按計畫完成了複雜的進入、下降及著陸程式，其中包括用降落傘和氣囊減速著陸等。對於推測為什麼獵兔犬-2在最初著陸並彈跳約500m後未能成功打開太陽電池板這一問題，希姆斯說：“最可能的是運氣太壞了。”

目前，人類共有5個探測器在火星軌道工作，那么，為什麼花了10餘年時間才發現獵兔犬-2著陸器呢？這主要是因為在長60km、寬10km的著陸區，想要定位一個僅2m寬的探測器實在是非常困難，這幾乎達到了所有火星軌道器拍照設備有效解析度極限，故此10多年來沒有發現它的蹤跡。只有“火星勘測軌道器”上解析度為25cm的相機才可能找到它。著陸區內有大量像該著陸器一樣大小的岩石，所以尋找獵兔犬-2的工作如同大海撈針。最後，所拍物體之所以被認定是獵兔犬-2著陸器，是因為其距離目標著陸中心的距離只有5km。同時其具有適當的形狀、大小、顏色及反射率，並且幾乎沒有影子。專家強調：“這並不是一堆岩石或沙丘，這完全是一個來自火星以外的物體。”

在找到獵兔犬-2後，該項目主管希姆斯認為,可能純粹是壞運氣，著陸後的大力反彈可能使著陸器的結構變形，因為太陽電池板之間的間隙不大；或是降落傘或氣囊沒能與登入器充分分離，阻礙了著陸器展開。英國在一份聲明中說，由於只展開部分探測器，所以不可能重新與獵兔犬-2取得聯繫或從中檢索數據，因為它的天線在太陽電池板下面。歐洲航天局說，儘管目前還不能確定獵兔犬-2出的故障原因，但能得知它已成功著陸，這就為歐洲下一階段火星探測計畫注入了新的動力。歐洲計畫在2016年發射“跟蹤氣體軌道器”(TGO)以及“進入、降落和著陸”(EDA)演示器，並在2018年發射“火星生物學”(ExoMars)漫遊車。