火星探测漫游者

火星探测漫游者是美国国家航空航天局的2003年火星探测计划。美国国家航空航天局的火星探测计划长期致力于对火星这颗红色行星进行无人探测，火星探测漫游者是这一系列无人探测计划的一个组成部分。这项计划的主要目的是将勇气号和机遇号两辆火星车送往火星，对火星这颗红色行星进行实地考察。勇气号的主要任务是探测火星上是否存在水和生命，并分析其物质成份。

名称：火星探测漫游者（“精神”号和“勇气”号）

制造商：NASA喷气推进实验室

发射日期：“勇气”号，2003年6月10日；“机遇”号，2003年7月7日

发射地点：佛罗里达州，卡纳维拉尔角

轨道：太阳轨道，火星登陆

运载火箭：“勇气”号，德尔塔II7925；“机遇”号，德尔塔II7925H

结构尺寸：1.5米×2.3米×1.6米

1、研制历程

火星探测漫游者

在1999年“极地登陆者”火星探测计划失败4年之后，经过3年时间、耗资8亿美元研制的最新一代火星机器人“漫游者”于2003年2月抵达佛罗里达州卡纳维拉尔角发射中心，并计划于5月30日发射升空，奔赴火星寻找生命痕迹。第二个火星“漫游者”2003年3月运往发射中心，并于6月25日升空，预计2004年1月抵达火星，这一对“漫游者”将分别降落在火星表面的两个不同位置。

两部“火星探测漫游者”是为了在火星上进行至少三个月的搜索，以寻找火星上存在水的证据而设计的。这些登陆器装备了一部下视的摄像机和一部雷达。登陆火星后，“漫游者-1”号与“漫游者-2”号将在着陆点几百米范围内“漫步”，分析火星岩石、土壤和大气，并拍摄大量图片。

本项目原预算8.2亿美元，由于火星车工作时间远超过原计划的90天火星日，任务再度延伸5次，第五次任务扩展于2007年10月批准，结束于2009年。前4次延伸任务预算1.04亿美元，第五次延伸任务预算2千万美元。

2007年7月的第四次扩充任务中，火星尘暴威胁到火星车太阳能电池接受日照的能力，工程师们认为2个火星车可能就此永久失效，但尘暴消散后火星车又恢复了功能。2架火星车获得了大量科学信息，为此，2个小行星被命名为：37452勇气和39382机遇。本任务的航天器由喷气推进实验室设计、建造和操作。

2、任务目标

火星探测漫游者

搜索和辨识岩石土壤中的水活动迹象，从而分析水导致的矿化过程，如降水、大气中的水蒸汽、沉积岩或热液活动；

探测着陆区周围的矿物分布；

探测形成当地地貌和化学成分的地质活动，类似的过程可能包括水或风侵蚀、沉积、热液活动、火山活动以及陨石撞击；

校准确认火星勘测轨道器的地表观测结果。从而确认火星轨道观测的精度和有效性；

搜寻含铁矿物，确认并定量分析含水或水形成矿物，如含铁碳酸盐；

通过岩石土壤的矿物学分析和纹理测定其成因；

寻找液态水存在时期的环境因素导致的地质学线索；

评估火星环境能否支持生命的存在。

近20年，NASA开展了几个任务搜寻火星生命，搜寻从检测火星环境是否适合生命存在开始。人们所理解的生命形式需要水，所以火星历史上是否有水存在至关重要。虽然火星探测漫游者没有能力直接检测生命存在与否，但它可以提供火星历史上适居性的重要信息。

3、结构特点

航天器

火星探测漫游者

火星探测漫游者由德尔塔II运载火箭发射，每个航天器包含下列部分:

火星车：185千克

着陆器：348千克

背壳/降落伞：209千克

热护盾：78千克

巡航级：193千克

推进剂：50千克

仪器：50千克

航天器全重：1063千克。

着陆器

火星探测漫游者发射

“漫游者”火星着陆器的个头如同一张写字台大小，重130多公斤，表面由数十个气囊包裹，配有2个火箭推进器，在进入火星大气层后，推进器点燃以调整降落姿态，打开降落伞，在落地前弹出气囊，形成缓冲气垫，在火星表面安全着陆。

同1997年的“火星探路者”相比，“漫游者”的活动范围更广，每天可以行走100米左右。它们身上装备有360度全景摄像机、微型热辐射分光计、阿尔法粒子X射线分光计，以及装有岩石切割工具的机械臂，能够将火星表面的地质和大气资料实时传送到NASA设在美国、澳大利亚和西班牙的三个接收中心。“漫游者”以太阳能电池板为动力，根据光照条件的不同，能够在火星表面活动3到4个月。

这两部六轮“漫游者”都装备一块太阳能电池甲板、三架天线、一架高架的全景摄像机和一只携带了大多数科学研究设备的机械臂。电子设备箱由电加热器和8部放射性同位素加热器来保温。Rocker-bogie悬挂系统的接合处能够弯曲。导航软件和危险规避能力使它能够前进到计算机中设定的目的地。

4、有效载荷

火星探测漫游者

火星车载有多种仪器，其中三种安装为一个组件：

全景相机（Pancam），用于探测纹理、颜色、矿物学和地形地貌。

导航相机（Navcam），具有较大的视野，但分辨率较低，且为单色。用于导航和行驶。

用于小型热辐射光谱仪（Mini-TES）的镜子。用于近距离识别岩石土壤并检测其形成过程。本仪器由亚利桑那州立大学制造。

这些相机安装于高1.5米的全景相机桅杆组件上。桅杆在马达驱动下可以水平旋转一周。另一个马达控制相机的垂直指向。第三个马达控制Mini-TES的仰角，使之在水平以上30度至水平以下50度之间活动。

四个单色避险相机（Hazcams）安装在火星车机体上，前后各2个。

仪器部署装置（IDD），既机械臂上装有下列设备：

穆斯堡尔谱仪(MB)，MIMOSII：由德国约翰内斯·谷登堡大学的G?starKlingelh?fer博士研制。用于对含铁岩石土壤进行近距离矿物学化验。

阿尔法粒子X射线谱仪（APXS）：由德国马克斯普朗克化学研究所研制。用于近距离分析构成岩石土壤的元素的丰度。

磁体：用于收集磁性尘屑微利。由哥本哈根玻尔研究所的JensMartinKnudsen团队研制。收集到的微粒由MB和APXS分析，以确定磁性粒子和非磁性粒子的比率以及空气尘埃微粒和研磨产生的岩石微粒的成分。火星车的前部也装有磁体，用于MB进行较广泛的研究。

显微成像仪（MI）：用于获得岩石土壤的近距离高分辨率图像。由美国地质勘探局天体地质学研究计划的KenHerkenhoff团队研制。

岩石研磨工具（RAT）：由蜜蜂机器人航天机械公司研制，用于磨去岩石的风化表面，暴露内部物质供车载仪器研究。

机械臂可以将仪器直接放置在研究目标上。

5、使用情况

火星探测漫游者

勇气号和机遇号分别与2003年的6月10日和7月7日登上了它们的德尔塔Ⅱ运载火箭前往太空，并最终于7个月后到达火星。“勇气（Spirit）”号（于2004年1月4日）降落在了Gusev环形山中，而“机遇（Opportunity）”号降落在了MeridianiPlanum（子午线平原）的一个小撞击坑内。

勇气号和机遇号火星车的行驶方向是不一样的，可以说它们在登陆火星车就“分道扬镳”，到探索的目标是一致的，就是寻找火星上古老海洋的证据，勇气号火星车在着陆地点附近的撞击坑发现了古老火星湖泊的痕迹，之前科学家就认为着陆点周围很有可能存在一些沉积物，其中就记录着关于火星远古水资源的信息，机遇号在着陆数周内也发现了关于火星古老痕迹中丰富的水资源组成证据。

到2007年6月为止，这两架“漫游者”仍在运行。“勇气”号爬上了比平原高出106米（348英尺）的哥伦比亚山的山顶，它六个*中的一个不能使用了。

在第1225个火星日（2007年6月14日）时，“勇气”号已经在火星上行进了7.1公里（4.4英里）。

“机遇”号探索了几座环形山，到它的第1204个火星日（2007年6月14日）时，它的总行进距离达到了11.4公里（7.1英里）。

2009年5月，勇气号不小心驶入了一片看似实地的软沙区。经过数月的拯救尝试，NASA最终还是决定勇气号只能留在原地，变成一个固定的科学研究站。随后不久，与勇气号的通讯就中止了。经过一年不成功的通讯尝试，最后NASA于2011年5月25日正式宣布勇气号任务结束。

机遇号在登陆后对维多利亚撞击坑进行了调查，探索地质环境变化中水的作用痕迹，到2013年底为止，机遇号在火星上的漫游旅程达到38.7公里，到2015年依然是美国宇航局火星表面探索的主力，其目标是对奋进撞击坑进行调查，更加深入研究火星上的地表环境。在火星上经过了十一年，机遇号还是时常能有新发现。2014年的一次发现是突然出现在机遇号面前的面包圈状石头，研究者认为这块石头应该是来自于陨石冲击。