欧洲航天局“火星快车”之旅开始倒计时
2003-06-02 20:40  转自: 搜狐IT

  欧洲第一次独立开展的针对其他行星的探测计划——“火星快车”(Mars Express)的发射开始进入倒计时。现在,太空舱已经装填燃料并被架设到位于哈萨克斯坦拜科努尔航天中心的俄罗斯Soyuz-Fregat运载火箭上。

  “火星快车”最终将在当地时间2003年6月2日,周一午夜前(北京时间6月3日凌晨1:45)发射升空。“火星快车”将向火星投放一系列探测装置。如果一切顺利,到明年一月份,将有7个太空船同时对这颗太阳第四行星的不同方面开展数十项科学研究。

  “火星快车”将在圣诞节前达到火星之后释放一个名为“小猎犬2号”的登陆探测器,然后立即将自己置于一个安全的极地轨道,以寻找地下水的痕迹并对火星大气和结构进行研究。

  紧跟“火星快车”的尾迹,美国太空总署(NASA)将先后于6月8日和6月25日发射两个“火星探测漫步者”(MER)探测器。他们将于新年后不久飞临火星。两个探测器将分别对各自的着陆地点开展研究,以期找到火星曾经温暖、湿润并适合生命存在的证据。

  日本1998年发射的“希望号”(NOZOMI)太空船目前还在沿着一个日心轨道运行。该太空船也将于一月初达到火星的外层空间开始对火星的研究。

  “火星快车”、“小猎犬2号”、“火星探测漫步者-A”、“火星探测漫步者-B”、“希望号”,加上1997年已经在火星轨道运行的“火星环球观测器”以及2001年进入轨道的“2001火星奥德赛”将同时展开对火星的勘测,揭开火星之谜的日子似乎即将来临。

 

图片1说明:艺术家构想的“火星快车”空间图像
 
图片2说明:“火星探测漫步者”之一
    火星快车

  火星快车周一发射之后将绕地球轨道飞行一圈,待Fregat的上级火箭点火后将开始进入通向火星的轨道。

  火星快车作为欧洲航天局“快速、多功能、廉价”科学项目的实验很可能将被应用于未来太阳系探测的模式(火星快车轨道器的成本仅1.5亿欧元)。而事实上,将于2005年发射升空的“进行快车”项目正是按照这个模式进行的。

  “火星快车”与当初的设计一样,其目的非常明确且简单。其轨道器和着陆器上的所有设备都为了一个目的而设计:寻找水和生命的迹象。当火星快车释放“小猎犬2号”并处于一个稳定的极地轨道之后,它将通过7台遥感设备对火星表面进行绘图,研究火星的矿物学和气象学特征,并尝试发现位于火星表面以下数公里深的水。

  虽然有很多科学家一直相信火星上存在水,但没有人能够确定火星上存在多少水,并具体以何种形式存在。许多行星学家根据地理学证据推断火星历史上存在大量的水,近年来问题的焦点是,这些水到哪里去了?是消失了还是存在于火星表面以下?“火星快车”的目标之一就是要对火星全球的水资源进行普查,并最终揭开这个迷底。

 
图片3:太空中的火星
 

  小猎犬2号

  圣诞节当天或者之后一两天,小猎犬2号登陆器将降落在火星表面。其降落方式与1997年“火星探险者”探测器的降落方式类似。在落地时,充气的巨大气垫将缓冲高速下坠的冲力。落点定在伊西底斯平原(Isidis Planitia)东部的一个区域(11°N, 270°W)。这个区域是一个广阔的相对平坦的地带,据认为是至少40亿年前的小行星或彗星撞击造成的一个巨大盆地。现在的这个盆地周围有山脉,各种大小的陨石坑,以及各种起伏的波纹和小沙丘。小猎犬2号着陆后不久将打开自己的太阳能电池板,为自己的科研设备供电,开始寻找生命的迹象。小猎犬2号发送的第一个信息将是一段英国Blur摇滚乐队的一段乐曲,而第一张图片是其着陆点的总体景象。

  由于火星快车轨道器忙于进入安全的极地轨道,将有10天左右的时间不能与小猎犬2号保持通讯联络。小猎犬将与此前已经在轨道上的美国奥德赛探测器进行通讯联系。这是美国太空总署与欧洲航天局的互利性协议,该协议同样允许美国“火星探测漫游者”探测器未来到达火星之后必要状况下通过“火星快车”进行通讯联络。

  小猎犬2号是根据达尔文进行环球旅行所乘坐的海船命名。达尔文通过这次环球旅行收集到重要的数据,并最终完成了其进化论方面的巨著《物种起源》(1859)。“小猎犬2号”将在火星上寻找一些能够验证其他星球上物种进化的证据,项目负责人Colin Pillinger这样表述。装备有大量尖端设备的小猎犬2号的任务就是发现过去生命的迹象或者寻找现存的生命形式。

  虽然此前的多次探测任务都没能解开火星生命之谜。Pillinger却坚信他所倡导建立的小猎犬2号登陆器能够完成这个目标。引用Pillinger的话就是,小猎犬2号能够监测到微生物所释放出来的气体,即使这些生物体“远在千里之外”。同时,小猎犬2号的“爪”能够掘地三尺发现地下倒地隐藏着什么东西。

 

图片4说明:Pillinger在“小猎犬2号”面前摆Pose
 

  火星探测漫步者(MER)

  美国太空总署的两个MER双生子探测器在发射之后将根据一项竞赛改名。美国太空总署在该探测项目的目标上显然表现的比欧洲航天局保守的多。他们并没有强求发现火星过去温暖、湿润并适合居住的迹象。

  这两个双生子探测器是重达400磅(约180公斤)的机器人、地理学家。他们将在各自的着陆点使用携带的一套五件科学仪器进行研究,这些设备中包括,全景相机、显微镜和岩石打磨工具等。岩石打磨工具将允许他们对岩石的内部进行检测。他们每个火星日能够移动130英尺(约39米),这个距离正好是1997年探险者号携带的旅行者探测器在整个项目中移动的距离。

  MER-A的降落目标在古谢夫陨石坑(Gusev crater),许多科学家认为这个地区原先存在一个湖泊,并有一条巨大的河流源源不断的注入水源。 MER-B的着陆点定在Meridiani平原,赤道以南2度的地方。这个地方存在大量的灰白色赤铁矿,这种铁氧化物在地球上一般在水中形成。这两个探测器的着陆点都有过去存在水的迹象,并且都位于火星南半球,但位于不同的两侧。每个探测器将在火星表面工作3个月时间采集数据。

 

图片5说明:标示区域为古谢夫陨石坑
 

  

图片6说明:标示区域为Meridiani平原

  希望者号探测器

  日本的第一个火星探测器——希望者号将于一月进入一个椭圆形的火星赤道轨道。该探测器将专注于研究火星外层大气,并主要关注其与太阳风的相互作用。

  希望者号的目标是:首次测量火星磁场;确定火星大气电离层的构成;使用高级探测器调查火星电离层的成分、结构、温度以及等离子波等;拍摄火星气候照片以及火星的两个卫星:火卫一和火卫二;确定火卫一是否存在尘埃环。

  
图片7说明:艺术家笔下的希望者号探测器

  紧张的White-knuckle时间到来

  现在是太空科学家称之为White-knuckle的紧张时刻。不仅仅因为火星是个难以征服的星球,还因为现在的这些特册计划都已经遇到了不同程度的问题。

  上个月,“火星快车”在由法国图卢兹运往拜科努尔之前,工程师们发现其中的一个电子模块有问题。于是科研人员除掉了这个模块,并修正了设计缺陷,发射日期被从5月23日推迟到6月6日。由于维修小组的工程师们迅速完成了修正任务,发射时间被再度提前到6月2日。

  小猎犬2号自从开始就同样面临自己的一系列考验和磨难。包括早期的气囊和降落伞问题。现在,建立该登陆器所花费的超过4000万欧元经费如何填补也是项目负责人Pillinger未来几周所需要解决的问题。

  在美国的喷气推进实验室和太空总署四月份进行发射前试验时发现潜在的缺陷,并将第一个探测器的发射时间推迟。虽然这个设计缺陷被很快修正,但这也让人担心是否还存在其它问题。事实上,几周之后,在第二个火星探测漫步者探测器上又发现了一个保险丝问题。现在,所有的系统都已经就绪准备6月8日和6月25日的发射。

  日本的希望者号探测计划也是一波三折。当按照计划通过地球重力进行转轨飞往火星时,一个助推器阀门出现故障。最终科学家们设计了一个新的转轨方案才使希望者号再次飞向火星,但是预定的进入火星轨道时间已经由1999年10月推迟到2004年一月。

  

图片8说明:康乃尔大学提供的艺术家笔下MER进入火星大气时的景象

  入轨、着陆与“火星魔咒”

  在经过了紧张的White-knuckle时间之后并到达火星之后,项目实施还刚刚完成了一半。更严峻的挑战是入轨与着陆,这些需要高难度和复杂的制动过程,稍有差池将万劫不复。更重要的是,无论是怎样的唯物主义者也不能摆脱这样一个现实:到目前为止的火星探测计划中,只有约一半成功。这样的心理阴影很难从人们的观念中抹去。

  无论如何,全世界的科学家、工程师以及天文爱好者似乎同仇敌忾共同面对挑战,人们正在关注着“火星快车”的举动。

  

图片9说明:“火星快车”轨道器