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从地球到火星 | 细数那些年造访火星的人类使者

发布时间:2020-11-16    来源:

hc电竞官网|来源:中国国家天文  近日,阿联酋升空了自己的首颗火星探测器“期望”号,揭露了新世纪火星观测大幕。火星是太阳系中与地球最相近且距离第二将近的行星,因此沦为目前除地球以外人类研究程度最低的行星,人类用空间探测器对火星展开观测的历史完全跨越整个人类航天史。地球(左)与火星(右)的大小对比图。版权/NASA  三个发展阶段  人类的火星观测跟上于20世纪60年代,到今年6月底,全球共计实行了44次探火活动,美国21次,苏俄19次,日本1次,欧洲2次,印度1次。

几乎顺利或部分顺利23次,成功率大约53%。几乎顺利的19次,成功率大约43%。

所以,观测火星十分容易,主要原因是火星距地球很远,环境简单。  目前为止,顺利登岸火星的探测器有8个:  “海盗”1号、2号,“火星探路者”,“机遇”号、“勇气”号、“凤凰”号、“奇怪”号、“洞察”号  目前正在工作的轨道器有6个:美国的“火星奥德赛”、“火星勘测轨道器”、“火星大气与挥发物演进”,欧洲的“火星快车”和“微量气体轨道器”,印度的“曼加里安”  正在工作的降落视察器有2个:“奇怪”号和“洞察”号美国海盗-2在火星降落示意图。版权/NASA  总的来讲,全球火星观测经历了以下三个发展阶段。  1960—1975年为第一阶段,这是探火的第一次热潮,共计展开了23次升空。

  1976—1990年为第二阶段,火星观测转入了低潮期,只有苏联展开了2次火星探测器的升空,但是都告终了。  20世纪90年代至今为第三阶段,探火的第二次热潮,共计展开了19次升空。探火的主要是为了科学和工程目的,特别是在是美国实行了可观的“火星生命计划”,升空了不少新型火星探测器,成就斐然。欧洲空间局、印度也顺利观测了火星,超越了美苏在火星观测领域的独占。

测试“洞察”号火星着陆器。版权/NASA  早期美苏竞争  1960—1975年,苏美在火星观测领域积极开展了白热化的竞赛,结果美国技高一筹,探火的成功率显著低于苏联。

  在这期间,苏联先后升空了多个“火星”系列探测器,但大部分告终了。其中火星-3降落舱在火星表面软着陆,虽然仅有发送到20秒钟电视信号,但它是第一个抵达火星表面的探测器;火星-5是苏联首个转入火星轨道的探测器,并传回火星照片;火星-6在降落过程中对火星大气展开了观测,传回了火星大气参数。  1976—1990年,全球火星观测转入低潮期,只是在1988年,苏联升空了火卫-1、2探测器,但仍没脱逃告终的命运,没能传到科学数据。

苏联火星-3着陆器于1971年在火星表面降落,但仅工作20s后就由于不得而知原因与地球丧失联系。版权/wikipedia  与之比起,同一时期的美国火星观测活动要好许多。美国向火星升空了数个“水手”系列探测器,其中4个顺利,特别是在是水手-4从离火星大约1万千米的地方横过,传送了第一张火星表面的照片,这也是第一张从除了地球以外另外一个行星上拍的照片,它共计传到了21张火星近距离的照片,观测到火星的大气密度严重不足地球的1%;水手-9于1971年沦为世界第一个转入火星轨道的探测器,摄制了85%的火星表面,并为后来的海盗-1、2在火星降落观测指定了地点。

  1975年,美国先后升空了海盗-1、2探测器,是世界第一对通过一次升空已完成环绕着观测和降落观测两种观测方式的火星探测器。轨道舱对火星空间环境、火星地表以及火卫1、火卫2展开了观测;降落舱分析了火星土壤,测量了风速、气压和温度,并确认了火星的大气成分。“海盗”在火星软着陆为后来的火星降落观测奠下了基础。

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水手-4号摄制的第一幅火星数字图像(手工上色)版权/NASA美国水手-4火星探测器 版权/NASA  目前美国领先  1990年后,全球火星观测活动转暖,美国在时隔17年后,首度于1992年升空了“火星观测者”探测器。不过,它在将要抵达火星时与地球失联。

  经过4年技术改良后,美国于1996年开始实行可观的“火星生命计划”,即找寻火星生命。在这一年里,美国先后顺利升空了“火星全球勘测者”和“火星探路者”探测器,以确认火星上否不存在生命。美国“火星全球勘探者”在轨工作示意图。版权/NASA  “火星全球勘测者”比“海盗”轨道舱光学系统的分辨率有了相当大提升,使科学家们对火星表面的演化史有了更加了解的了解。

  “火星探路者”由1个着陆器和1辆火星车构成,使用精致的气囊降落方式,建构了几项第一:第一个必要在行星上硬着陆的探测器和第一个在时速1600千米这一超音速飞行中情况下用于降落伞降落的探测器;第一个用于所装载的六轮遥控火星车在火星上行经,构建了对火星较小范围的移动实地考察。  但是,美国在1998年和1999年分别升空的“火星极区着陆器”、“火星气候轨道器”又双双遭到了告终。  但美国没沮丧,在总结了经验教训后,美国于2001年顺利地升空了“火星奥德赛”探测器,首次找到火星地表下面不存在水冰,这伴随着火星上不存在生命的可能性。这个探测器目前仍在工作。

  此后升空的美国火星探测器也都获得成功。有如地质学家的“勇气”号火星车打算观测一块石头(示意图)。版权/NASA  2003年,美国先后升空了第二代火星车——“勇气”号和“机遇”号。

这对“双胞胎”不仅大大超期服役,而且相等于一个地质学家车站在火星上提供了最重要成果,使科学家更佳的理解了火星,并再度证实火星下有水。  2005年升空的美国“火星勘查轨道器”是当今世界最先进设备、仅次于的火星轨道器。它的分辨率是以往其它系统的6倍,运营在200千米低时分辨率可超过0.3米,轨道高度为400千米时分辨率为0.6米。

高分辨率观测对研究分层物质、冲击沟、河道等很不利,并用作确认着陆区和采样区。“火星勘查轨道器”除用作从较低轨道仔细观察火星,摄制了大量高清晰度火星图片外,还为火星着陆器选址和中继数据。

  2007年,美国“凤凰”号火星着陆器升空。它是第一个在火星北极地区降落的探测器,对理解火星气候的历史是十分最重要的。

其观测任务持续了大约3个月,它通过弯曲机械手在火星挖出土壤,理解了当地环境否合适生物存活。  2011年升空的美国“火星科学实验室”装载了第三代火星车“奇怪”号。

其长度是第二代火星车的2倍,质量是第二代火星车的4倍,所带科学仪器质量是第二代火星车的15倍。它在火星探测器中首次用于了核电源技术,这样可避免太阳电池阵可能会被火星尘土覆盖面积而影响发电效率,大大提高火星车的行程、使用寿命和在火星表面的工作时间。

  2013年,美国“火星大气与挥发物演进”升空。它是世界首个研究火星上层大气的探测器,目的调查火星上层大气,协助理解火星大气气体逃离现场到太空对火星气候演进所产生的影响。  2018年,美国“洞察”号在火星安全性降落。它用作为火星做到“CT”,观测火星内部地震活动的规模、频率和地理分布以及陨石碰撞火星表面的频率,确认火星内部的热状态、火星地幔的成分和结构、火星地壳的厚度和结构以及火星地核的尺寸、成分和物理状态。

2016年1月19日,“奇怪”号在纳米布沙丘摄制了这张自拍照,摄制之后还用轮子旋转磨开沙层,收集了沙子样本以供实验室分析研究。版权/NASA  其他后起之秀  从1998年起,日本、欧洲和印度也开始研制和升空各自的火星探测器,超越了美苏在火星观测领域的独占。  1998年,日本升空了首个火星探测器“期望”号,但由于推进器故障,最后没转入火星轨道。

  2003年,欧洲第1个火星探测器“火星快车”升空,沦为时隔苏联、美国和日本之后世界第4个升空深空探测器的国家或的组织。它由轨道器和着陆器构成,其中轨道器转入火星轨道,取得远超过预期的数据,还包括用雷达探测火星的水资源存量,目前仍在超期服役。它还用作为火星着陆器获取信息中继服务。

但其着陆器,英国的猎兔犬-2在降落火星过程中与地球丧失联系。“火星快车”轨道器目前仍超期服役。

欧洲第一个火星探测器“火星快车”在轨飞行中示意图。版权/NASA  2016年,以欧洲居多,欧洲航天局与俄罗斯合作研制的“火星生物学-2016”探测器升空。它由“微量气体轨道器”和“夏帕雷利”着陆器构成。其中“微量气体轨道器”顺利转入火星轨道,主要用作观测火星大气中的微量气体;但“夏帕雷利”着陆器在展开火星表面降落试验时没顺利。

欧洲“火星生物学-2016”探测器正在获释“夏帕雷利”着陆器示意图。版权/ESA  1996年,俄罗斯升空火星-96探测器时因火箭故障而“箭毁坏器亡”。

2011年,俄罗斯又升空了“火卫一-土壤”探测器,这次火箭虽然没有出有问题,但探测器再次发生了故障,使探测器没有能转入地火移往轨道,最后再行进地球大气层焚毁。  印度仍然想要在亚洲航天领域相争个第一。2013年,印度第一个火星探测器——“曼加里安”升空。

它于2014年顺利转入火星轨道,并传回所摄制的火星照片,从而沦为时隔苏联、美国和欧洲之后世界第4个顺利观测火星的国家或的组织,也是亚洲第1个顺利观测火星的国家。印度“曼加里安”转入火星轨道示意图。版权/wikipedia

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