美國發射的一個火星探測器，于格林尼治標準時間星期天(1月4日)4點35分在火星表面著陸。這個被稱作“精神號”的火星登入器是個有六個輪子的地質考察機器人，用於探索火星是否有過支持生命的環境。“精神號”火星探測器在官方媒體中的標準譯名為“勇氣號”。
基本介紹
- 中文名：精神號火星探測器
- 外文名：Spirit
- 其他譯名：勇氣號
- 所屬國家：美國
- 發射地點：卡納維拉爾角空軍基地
- 發射時間：2003年6月10日
- 登入時間：2004年1月4日
- 任務結束：2011年5月25日
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儀器介紹
前言
美國“精神號”(Spirit)探測器成功登入火星，為人類探索宇宙奧秘又邁出了一大步.在這項舉世矚目的航天工程中，指揮“精神號”登入的首席工程師是來自台灣的李煒鈞(WayneLee).年僅35歲的李煒鈞能擔此重任，引起無數人的好奇.
名稱的由來
“精神號”名字的由來，與美國亞利桑那州的九歲小女孩蘇菲息息相關。
蘇菲出生在俄羅斯，從小住在孤兒院，孤寂的她常在寒夜裡仰望星空，希望有一天成為航天員；蘇菲兩歲時，被美國家庭認養，初到美國時，“勇氣(Spirit)”與“機遇(Opportunity)”成為她必須學習和經歷的事。蘇菲便以此作為兩輛探險車的名字，參加命名活動並雀屏中選。
發展
航天史上，各國發射的30多個火星探測器多以失敗告終.“精神號”是有史以來第4個成功登入的火星探測器.自1997年“探索者號”(Pathfinder)以後，沒有一次火星探測器登入成功.俄國、日本，以及美國宇航局1999年的兩次試驗都相繼失敗.尤其是在聖誕節當日，歐洲航天局(ESA)發射的“獵犬-2”(Beagle2)火星著陸器，著陸後至今杳無音信.雖然歐洲航天局還沒有宣布失敗，但已希望渺茫.這些都使“精神號”的成功具有更加重要的意義.
李煒鈞介紹了“精神號”經過近7個月、3億英里的飛行後，從進入火星大氣層到著陸的約6分鐘的過程.這是生死存亡、驚心動魄的6分鐘，稍有不慎，就會使之前的幾億英里的太空航行功虧一簣，整個火星探測計畫毀於一旦.
“精神號”以12,000英里的時速沖入火星大氣層後，表面溫度可高達攝氏1,600度，此時隔熱層將保護“精神號”不被高溫解體.進入大氣層4分鐘後，降落傘被打開，同時向火星地面發射3顆火箭，使探測器的速度降到每小時120英里著陸.著陸時巨大的沖氣氣袋觸及火星表面，保護“精神號”不被撞毀.
李煒鈞解釋，由於火星大氣層稀薄，即使打開巨大的降落傘，下降速度仍能達到1000英里的時速，比在地球上跳出飛機，不用降落傘的下降速度還快，所以必須用火箭來減速.
火星表面的岩石非常尖利，類似火山石，到過夏威夷火山的人可以想像到有多危險.所以氣袋是由6層Kevlar做成，Kevlar就是制警察防彈衣的材料.
精神號在接下來的3個月中，將在火星上漫遊和探測，將火星的照片傳回地球並分析土壤樣本,以解開火星上是否有水或是生命之謎.
李煒鈞說，“精神號”和“機會號”共耗資約8億5千萬美元，而歐洲的“獵犬-2”才6千萬美元.火星探測計畫包括無數的設計、試驗、分析，是非常昂貴的工程，所幸美國有這個財力，才保證了計畫的順利實施.
登入過程
登入器著陸不久發回了無線電信號，確認它成功穿過火星大氣層後完好無損。
數小時後，開始發回登入地周圍地形的珍貴圖片。
美國太空署署長奧基夫向執行這次使命的官員們表示祝賀，而科學家們不禁歡騰雀躍。
奧基夫在記者會上說，“這是太空署的成功之夜，我們又站起來了！我對這個使命的團隊非常非常自豪，我們上了火星。這絕對是個驚人的成就。”
美國和航天業過去一年經歷了去年2月“哥倫比亞號”太空梭的災難，一直承受著巨大的壓力，今天，奧基輔拿出了他珍藏了20年的香檳，與手下同慶。
艱險的旅程
“精神號”登入器在降落傘輔助下器用六分鐘降陸到火星表面，這是從地球到火星長達7個月太空旅程的最後也是最危險的一段。
美國太空署的細節活動策劃人諾里斯說：“每一次火星登入都是一次真正具有挑戰性的冒險使命。很多東西都必須精確無誤，而許多東西又都無法控制。所以，我想這次火星登入並沒有讓我們輕鬆多少。我們曾在很短的一段時間裡同探測器失去信號聯繫。但是，現在探測器安全抵達火星讓我們感到萬分驚喜。” 美國太空署事先在登入器上安裝了一個系統，發回登入器穿透火星大氣層時的信息。 降落過程一共持續了6分鐘，“精神號”在這么短的時間內必須從每小時19000公里的高速飛行狀態轉變為完全靜止狀態，所以指揮操作這樣的程式必須天衣無縫。 地球上的天文望遠鏡接收到一系列可聽音，顯示登入器的降落傘和登入氣囊適時開啟。 訊息傳來，美國太空署在加州帕薩迪納的噴氣推進實驗室的控制人員臉上泛起笑容，歡呼起來。 又經過20分鐘令人難熬的等待，他們接到了發自登入器的無線電信號，確認登入器能正常運作。 在過去，美國三次試圖讓探測器在火星登入，有兩次失敗了，只有1997年探路者號在火星表面成功著陸。歐洲太空署目前仍然在搜尋失去聯繫的英國造“獵犬2號”，這個探測器應該在聖誕節那天登入火星，但至今仍沒有發回信號證明自己已安全登入。
野外地質學家
“精神號”火星登入器是兩個火星登入器中的一個，任務是獲取火星上是否存在水的證據。這個火星登入器是個有著六個輪子的地質考察機器人，其“孿生兄弟”--“機會號”將於1月下旬在火星的另一面著陸。兩個登入器造價5.45億美元，將用三個月踏遍火星表面，探察岩石，測繪火星上的水文歷史圖。這次使命的首席科學家、紐約康奈爾大學的斯奎爾斯博士說，“精神號”和“機會號”將充當野外地質機器人：“他們攜帶著一部立體聲、彩色照相機和一部紅外儀器，在一定距離內就能分辨出岩石的類型。”他說，“哪些岩石似乎有意義，他們就走過去；走到跟前時，會伸出機械手，這個機械手上有很多工具，如顯微鏡、兩部辨別岩石構成的儀器和一個研磨器，以便檢查岩石內未經風蝕的部分。”“精神號”將探測處在火星赤道南部的古謝夫坑，那裡可能曾經有過一個湖。登入器登入目標區大約為62公里長，3公里寬。現在，“精神號”將用一個星期左右的時間勘探登入周圍地區，並進行工程檢查。
產品簡史
1962年 前蘇聯火星1號探測火星，在飛離地球1億公里時與地面失去聯繫，從此下落不明，它被看作是人類火星探的開端。
1965年 美水手4號探測器飛越火星，從距離火星1萬公里處拍攝了21幅照片。
1971年 前蘇聯火星2號在火星著陸。
1972年 美水手9號沿火星軌道飛行成為火星的第一顆人造衛星，環繞火星軌道進行長期考察。
1974年 蘇聯“火星6號”和“火星7號”探測器在火星著陸，探測結果沒有公布。
1976年 海盜1號和2號在火星著陸。
1989年 福波斯1、2號飛往火星途中失蹤。
1993年 火星觀察者抵火星軌道前失蹤。
1996年 俄“火星-96”發射失敗。
1997年 火星環球勘探者進入火星軌道。
1997年 美火星探路者在火星著陸。
1998年 美國發射火星氣候探測器。
1998年7月日本發射“希望”號火星探測器，但以失敗告終。
1999年 美發射火星極地著陸者探測器。
2001年4月 美國發射“奧德賽”號火星探測器，發現火星表面可能有豐富的冰凍水。
2003年歐洲發射“火星快車”2009年俄羅斯探測“火衛一” 。
2003年6月 攜帶“勇氣”號火星車的美國“火星探測流浪者”號探測器升空。次年1月“勇氣”號
火星車在火星表面成功著陸。
2008年 美國美國“鳳凰”號探測器成功登入火星，任務結束後，由於電量難以維持失去聯繫。
2011年11月 美國發射“好奇”號核動力火星車。
美國計畫
美國火星探測計畫
1965年 美國水手4號探測器飛越火星，從距離火星1萬公里處拍攝了21幅照片。1972年 美水手9號沿火星軌道飛行成為火星的第一顆人造衛星，環繞火星軌道進行長期考察。
美國近年發射
美國近年發射的火星探測器
40多年來，火星一直是美國太空探測的重點目標之一，以下是近年來美國發射的火星探測器：
1999年1月：“火星極地著陸者”號發射，當年12月在火星南極降落過程中，著陸器以及攜帶的兩個小型探測器與地球失去聯繫。
2001年4月：“奧德賽”號探測器發射，當年10月抵達繞火星軌道，並一直工作至今。
2003年：“勇氣”號和“機遇”號火星車分別於6月和7月發射升空，前者目前已與地面失去聯繫，後者仍在超期服役。
2005年8月：“火星勘測軌道飛行器”升空，次年3月進入繞火星軌道，目前仍在火星軌道上探測。
2007年8月4日：“鳳凰”號火星著陸探測器升空。它於2008年5月25日成功降落在火星北極附近區域，目前已與地面失去聯繫。
精神號火星車
精神號火星車2011年11月26日，美國“好奇”號火星車從佛羅里達州卡納維拉爾角空軍基地發射升空，這個探測器主要用於探索火星過去或現在是否存在適宜生命生存的環境。“好奇”號個頭與小汽車相當，重約900公斤，是2004年登入火星的“機遇”號和“勇氣”號火星車的5倍多，長度約為它們的兩倍。以核燃料鈽提供動力的“好奇”號攜帶的探測設備更多、更先進，在火星表面的連續行駛能力也更強。
中國發展
螢火一號
上海衛星工程研究所從2007年6月中俄正式簽署合作協定後，開始接到製作任務而和時間展開賽跑，原計畫2009年10月探測器正式發射，研製時間只有兩年多，這是中國自主研製的首個火星探測器的實體等大模型，它體重僅110公斤，本體長75厘米、寬75厘米，高60厘米，將攜帶照相機、磁強計等八件武器，肩負中國首次地外行星空間環境探測的重任。
火星探測項目
是繼載人航天工程、探月工程之後中國又一個重大空間探索項目，也是我國首次開展的地外行星空間環境探測活動。我國首個火星探測器“螢火一號”原定於2009年10月搭載俄羅斯運載火箭，與俄羅斯的“福布斯－土壤”火星探測器“結伴”奔向火星，但由於種種非技術原因推遲發射。陳昌亞表示，行程推遲後，由於火星每兩年才靠近地球一次，“螢火一號”須等到2011年發射。他們現在要做的是，做好這顆探測器的延壽工作，定期檢測各個元件是否老化，確保兩年後的成功發射。
陳昌亞透露，“螢火一號”探測器長、寬各約75厘米，高60厘米，兩側太陽帆板展開長近8米，質量約115公斤，設計壽命為2年。據了解，發射將採用一箭雙星方式，即“螢火一號”和俄羅斯探測器“福布斯”一起搭乘運載火箭飛向火星，到達火星軌道後再分開。探測器上攜帶有電漿探測包、光學成像儀、磁通門磁強計、掩星探測接收機等四類有效載荷。
從2007年6月開始，“螢火一號”的研製花了兩年時間，上海的科研團隊共攻克了探測器的5項關鍵技術。陳昌亞說，由於“螢火一號”搭載的俄羅斯火箭還要把該國的探測器送往火星衛星，中國的探測器不得不進入赤道軌道，這就給上海科研人員提出了很大的挑戰——“螢火一號”將面臨長達8小時48分鐘火星陰影，也就是說，它會在這段時間內得不到來自太陽的能量，周圍溫度達到攝氏零下200度以下。中國科研人員為此研發了“休眠－喚醒”技術，多次試驗表明，經過8小時48分鐘休眠後，只要加電喚醒，它所有16台單機均能恢復正常工作。而另一個難題是，火星距離地球近則六七千萬公里，遠則4億公里，與地面測控站的往返“對話”需44分鐘。因此，大多數情況下，“螢火一號”必須“自己管自己”，目前“螢火一號”的外太空測控技術已經完全成熟。
