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资料:人类对火星的探测(图)

2011年11月04日13:30国家航天局网站我要评论(0)
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  火星是自然环境最接近地球的行星,所以被认为是最适合人类移民的星球。近百年来,科学家们对这颗红色的星球进行了种种猜测,人们幻想着火星上布满蔚蓝色的大海、纵横交错的河流、郁郁葱葱的深蓝色的植物,甚至还有火星人等,飞往火星是人类多年的愿望。火星探测的主要目的是探索天体的演化过程,寻找生命存在的证据,进而揭示生命的起源。经过几十年的努力,人类已经对火星有了一定的了解,如它的直径约为6800km,质量约为地球的1/10,火星表面温度随季节和昼夜变化较大,在-80°C到+20°C之间,火星表面被沙漠和岩石覆盖,两极存在大量的冰,火星存在微弱的磁场和稀薄的大气,每年有几个月连续的沙尘暴等等。然而这些了解还是很初步的,揭开火星之谜还需要人类不懈的努力。

  前苏联于1960年10月10日发射了世界上第一个火星探测器“Marsnik -1”,美国也于1964年11月5日发射了 “水手-3”号火星探测器,但是都没有成功。1964年11月28日美国的“水手-4”成功地实现了人类历史上第一次火星飞越,而前苏联于1971年5月28日发射的“火星-3”号实现了第一次火星软着陆,不过由于遇上了尘暴,在着陆后仅仅20秒,着陆器上的仪器就停止了工作。截止到2001年底,人类共发射了31个火星探测器。其中美国14个,前苏联(包括俄罗斯)16个,日本1个。在发射成功的15个火星探测器中,有美国9个,前苏联6个。其中飞越火星5个,火星轨道器6个,火星着陆4次(1次有火星漫游车)。从1960年至1975年期间,美国先后发射了“水手”系列和“海盗”系列探测器,前苏联则发射了“火星”系列探测器,并发射了“探测器-2”、“Sputnik-22”、“Sputnik-24”、“宇宙-419”探测器。

资料:人类对火星的探测(图)

图1 “海盗”号着陆器

  1992年9月25日,美国发射了“火星观测者”轨道器,揭开了新一轮火星探测的序幕。然而该探测器在预计入轨的前三天与地面联系中断。此后美国先后发射了“火星全球勘探者”、“火星探路者”、“火星气候轨道器”、“火星极地着陆器”和“火星奥德赛”。但只有“火星全球勘探者”、“火星探路者”和“火星奥德赛”获得了成功。其中“火星气候轨道器”于1998年12月11日发射,1999年9月23日到达火星,由于一个导航错误使它进入了火星大气层,被加热烧毁。“火星极地着陆器”于1999年1月3日发射,12月3日到达火星轨道,但飞行器在进入火星大气之前就和地面失去了联系,至今下落不明。俄罗斯在1996年发射了“火星96”探测器,但在发射4小时后坠入太平洋。日本于1998年发射了“希望”号火星轨道器,然而没能进入火星轨道,现在正围绕太阳运行。

  1996年11月7日,美国发射了“火星全球勘测者”轨道器,1997年12月12日进入火星轨道。发射质量1030.5 kg,在轨干质量629 kg,运行在378km的太阳同步轨道,并首次利用太阳帆板提供阻力进行了气动刹车。“火星全球勘测者”的任务是利用高分辨率成像系统绘制火星表面图,研究火星地形和重力场,测定火星表面和火星大气中的水和灰尘,研究火星的天气和气候、火星表面和火星大气的组成、火星磁场的存在和发展,也为后续的探测器提供中继服务。所携带的仪器包括,分辨率为1m的火星轨道摄像机:用于绘制火星表面图,热散射光谱仪:用于测量火星上目标散发能量的红外线谱,从而可以研究岩石、土壤、大气尘埃、云和冰的组成,火星轨道激光测高仪:组合其测量信息可以得到火星表面地形图;无线电科学仪器:通过对无线电信号的多谱勒变化来确定火星的重力场; 磁强计:用于监测火星的磁场,并确定磁场的强度和方向。“火星全球勘探者”传回的数据显示火星两极存在大量的冰,甚至可能有液态的水,这预示着生命存在的可能性。

资料:人类对火星的探测(图)

图2 “火星探路者”着陆器

  1996年12月4日,美国发射了“火星探路者”着陆器(见图2),1997年7月4日到达火星。着陆器质量为264kg, 并携带一个质量为10.5kg的“旅居者”漫游车。

  “火星探路者”的主要任务是研究低价火星表面探测的可行性,并检验火星漫游车和着陆器间的通讯、着陆器和地球间的通讯、成像设备和敏感器的性能,研究进入火星大气的技术、绘制长期的与详细的火星表面图,为进一步勘探火星提供环境特征,还包括对岩石和土壤进行分析等任务。

  这是第一个使用“半软着陆”技术的火星探测器,它借助于降落伞、减速火箭和气囊直接进入了火星大气层,在降落途中进行大气测量。火星探路者以18m/s的速度撞击了火星表面,在撞击后跳跃了15次而且滚动2.5分钟,最后稳定在离初始撞击点约1km的位置。着陆器被包在三个三角形的太阳帆板内,着陆完成后帆板打开。“旅居者”漫游车有六个轮,由地面操作系统根据漫游车和着陆器获得的图像来控制漫游车,控制时间迟后约10分钟。漫游车的运动范围距着陆器10m左右,设计寿命是7个火星日,实际工作了两个多月,并发回了16550张彩照、15份火星土壤和岩石化学成分分析结果及大量的气候、风力、风向等测量数据,当年9月27日与地面通讯联系中断。

  日本于1998年7月3日发射了“希望”号火星轨道器,发射质量540kg,在轨干质量258kg。发射后进入340 x 400,000 km的椭圆地球轨道。原计划于1999年10月11日进入火星轨道,由于推力器问题,使它错过了到达火星的时间,现在只剩下少量燃料。该飞行器正在椭圆轨道上绕太阳飞行,等待下次同火星相遇。它将在2003年12月再次与火星相遇并入轨。

资料:人类对火星的探测(图)

图3 “火星奥德赛”轨道器

  2001年4月7日,美国发射了“火星奥德赛”轨道器(见图3),当年10月23日晚成功进入火星轨道,并于10月30日传回了第一幅图像。轨道器主体是2.2mx1.7mx2.6m的箱型结构。轨道器分成两个舱,上级为设备舱,下级是推进舱。一个可展开的6米长的梁支承伽马射线分光仪的敏感器头。发射质量为725.0kg,在轨干质量为376.3kg。

  “火星奥德赛”的任务是收集数据,确定火星环境是否适合生命的存在,提取火星的气候和地质特征,研究可能对未来的宇航员构成潜在威胁的射线,并在轨道上对火星表面进行详细的矿物学分析和放射性环境的测量。这个轨道器将作为“火星2003漫游车”和可能的其他任务的通讯中继星,从轨道上收集数据的工作直到2004年7月,然后继续作为通讯中继星一直工作到2005年10月。 (央视国际)

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