超级导购app官方下载:美国火星探测计划纵览

来源:百度文库 编辑:九乡新闻网 时间:2024/05/04 06:24:10

 火星探测曾是前苏联、美国、欧洲与日本的重要空间探索项目,如今,包括中国等新兴国家也加入了这个行列。自上世纪60年代,人类将大量的无人探测飞船,包括无人轨道器、登陆器、巡游器发射到火星上。这些任务的目标是收集火星当前状况数据,回答关于火星历史的问题,并且为将来可能的人类火星登陆计划做准备。科学家们对火星奥秘的不懈追求,除了试图对火星进行更深入的理解之外,也是为了反观人类所在地球的过去与可能的将来。

 

人类探测火星的最终野心是将她改造成第二个地球
  

人类为了接近火星,曾经付出了巨大的代价。大约有2/3的航天器在驶往火星的过程中失败,有的甚至在一开始就走向终结。如此高的失败率在很大程度上归因于星际旅行的复杂性与众多的变量。因此,许多以火星探测为主要课题的科学家把火星戏称为“可怕的银河系食尸鬼”(The Great Galactic Ghoul)。失败远多于成功的比例,使火星探测历程又被称为“火星诅咒”(Mars Curse)。

 

但是,这依然无法阻挡人类探索科学奥秘的脚步。2009年10月,美国国家宇航局与欧洲航天局之间达成协议,双方表示将增强协作与提高集合能力,整合资源与技术,继续共同向火星进发。这项合作被称为“火星联合探测任务”(Mars Exploration Joint Initiative)。

 

去年,为了平息美国宇航局预算缩减可能导致空间探索受挫的批评,美国总统奥巴马在肯尼迪航天中心向外界宣布:“在本世纪30年代中期,我相信我们有能力将人类送入火星轨道并安全返回地球。”奥巴马同时表示,火星登陆计划将会继续推进。那么,人类为何在屡次失败的情况下,依然积极推进火星探测计划呢?请阅读下一节,了解人类探测火星的原因。

 

人类为什么要探测火星

 

“搜寻地外文明计划”行星科学家艾德里安•布朗认为,火星探测的最明显益处是推动科技的进步。“在探索下一个边界的时候,我们通常要冲破现有技术的极限。”布朗认为,“如果我们没有跨越广阔的海洋而达到亚洲、非洲以及新世界的边界,我们可能无法发明如此精确的计时系统与航海技术。”

 

艺术家想象图:凤凰号探测器正在火星上工作
  

换句话说,为了满足人类探索的渴望,我们需要努力将技术向前推进得更远。20世纪的空间探索,为我们的远程通信技术、滤水技术带来了巨大的进步。同样的道理,未来的火星探索所应用的新技术,将对地球人类的生活产生重要影响。

 

“这同时也是一个机遇,它可以鼓励亿万青少年进入到科学与工程领域”,以支持探索与移民火星为目标的组织“火星社会”(Mars Society)创始人卓比林表示,“如果他们开发思维并学习这些科学,将产生探索与充当开拓未来新世界先驱的愿望,整个社会也会因此而得益。”

 

除此之外,探索并移居火星,可能为人类扩展到其它世界提供立足之地。宇宙学家史蒂芬•霍金确信,这是人类长远生存的关键步骤。虽然火星寒冷、干燥且几乎没有风,但是它曾经温暖和湿润过。如果我们能够在火星表面的岩石下找到水,那么人类最终定居火星并非不可实现。

 

还有极为重要一点,就是通过火星探测,可以找到过去和未来地球演进的线索。在太阳系形成的45亿年前,地球、金星和火星曾经十分相似,它们都是小体积、多岩石的星球。但是后来金星变得灼热,高达900摄氏度的高温足以熔化铅;火星则变得极为寒冷,其夜间气温可以低达零下几百摄氏度。而地球却“刚刚好”,科学家称之为“金发效应”(Goldilocks effect)。为什么地球恰好保持温暖,而液体没有结冰或者蒸发?气候变暖是否会让地球成为下一个金星或者火星?人类的火星探索可能会找到某些线索。

 

正是因为这些原因,美国政府去年宣布放弃以月球为中心的“星座计划”,并把重心转移到探索火星的计划上来。那么,美国目前的火星探测计划进展如何?请接着阅读下一节寻找答案。

 

美国火星探测计划进展情况

 

迄今为止,美国的火星探测计划已经经历了飞近、轨道环绕、登陆与漫游三个阶段。

 

当人类初步探索太阳系的过程中,首先进行的任务就是飞近火星,并在这个过程中尽可能拍摄足够多的火星照片。这一阶段的代表探测计划是水手3-4(Mariner 3-4)与水手6-7(Mariner 6-7)。

 

2001年10月,火星奥德赛航天器在行驶6个月后进入火星轨道
  

然后是进行环绕飞行,随着手中掌握的数据与技术不断积累,美国开始着手将航天器送入环火星运行轨道,从而进行长期与全球性研究。执行轨道任务的项目包括:水手8-9、海盗1-2(Viking 1-2)、火星观察者(Mars Observer)、火星环球探测器(Mars Global Surveyor)、火星气候轨道器(Mars Climate Orbiter)、2001火星奥德赛(2001 Mars Odyssey)、火星快车(Mars Express)与火星探测轨道卫星(Mars Reconnaissance Orbiter)。

 

美国当前进行的第三个阶段,着重推进火星登陆与漫游计划。经过前期的勘测与技术准备,美国着手在火星表面登陆。现在,美国的火星探测器不仅可以在某一地点定点登陆,而且可以使用火星车在火星表面活动。这一阶段的主要火星探测计划包括:海盗 1-2(Viking 1-2)、探路者(Pathfinder)、极地登陆者与外太空2号(Polar Lander/Deep Space 2)、火星漫游者探测器(Mars Exploration Rovers)、凤凰号(Phoenix)与火星科学实验室(Science Laboratory)。

 

根据美国国家航天局的规划,美国未来的火星探索计划包括以下三个阶段。

 

一是飞机与气球探测。美国将向火星发射航天飞机,并以前所未有的视角观察火星:在火星的空中进行飞翔观测。

 

二是进行表面探测。进入火星地表以下,将告诉我们火星的地质结构,特别是揭开火星是否有水的谜团,甚至得出火星未来是否适宜人类居住的结论。

 

三是进行样本采集。美国的火星探测项目计划从火星的岩石、土壤和大气采集样本,并送回地球进行研究,这将为科学家在地球的实验室内进行精确研究提供条件。

 

未来的火星探测计划主要有火星大气与不稳定性进化任务(MAVEN)、 ExoMars与气体跟踪轨道卫星任务(Trace Gas Orbiter)、2018火星任务(Mars 2018 Mission)、2020后火星任务等。2018火星任务由美国与欧盟联合资助,原本计划向火星发射双方的两辆火星探测车,目标是收集火星样本并返回地球。但是,该合作计划却一波三折。请阅读下一陈,了解美国宇航局和欧洲航天局联合火星探测项目。

 

美国宇航局和欧洲航天局联合火星探测项目

 

根据最新的消息,美国宇航局(NASA)和欧洲航天局(ESA)将对2018年送往火星的一对“漫游者”计划进行缩减,代之以一个单独的可钻探火星地面的探测工具,他们计划通过它收集火星土壤,并最终送回地球。

 

火星漫游者探测器拍摄到的火星地表
  

2011年4月18日,美国宇航局科学任务委员会行星科学部主管吉姆•格林表示,该机构将提供12亿美元用于该任务,包括将航天器送入太空的费用。他同时向美国宇航局顾问委员会行星科学分会透露,欧洲航天局成员国可能于今年5月决定是否推进这项基本构想,包括美国“火星天体生物学发现-收集者”(MAX-C)与“欧洲火星太空生物漫游者”(ExoMars)的联合科学目标,二者均计划于2018年发射升空。

 

未来“合并的火星漫游者”的设计,实际上有赖于合作双方的目标、能力与投资各方面的博弈。美国表示,美国宇航局将继续集中精力开发从火星表面快速收集土壤样本的系统,这是美国国家研究委员会确定的在行星科学研究领域未来10年的首要任务。

 

虽然国家已经将机器人样本回收任务列为当务之急,但是有分析人士认为,美国宇航局要继续推进预计花费35亿美元的MAX-C的漫游者,最好把价签缩减到25亿美元,但是有人依然认为这项行星探测计划的经费过高,并认为将来几年可能会继续缩减。

 

随着美国可能向合作项目提供近10亿美元的资助,双方终于在今年四月初重新回到合作谈判桌。在过去的10年当中,经过双方的磋商,整个探测计划的经费最终明显缩减,这也造就了最后的由双方共同完成单个火星漫游车的决定。

 

美国宇航局火星探测计划负责人道格•麦奎逊强调,双方正在讨论联合工作的人选与任务。不过,他声称,美国宇航局可能负责漫游者下降段(descent stage)的工作,这以火星科学实验室(MSL)作为技术基础。而欧洲航天局则有可能开发探测钻头,因为欧洲在早期的ExoMars计划中已经拥有这方面的技术优势。

 

“我们将研究如何利用各方的能力和投资的组合,共同完成一辆联合漫游器,” 道格•麦奎逊说,“它可能与欧洲的ExoMars与美国的MSL均不相同,而应该是一个全新的火星探测工具。”