火星探路者
火星探路者(MarsPathfinder,MPF)是美国国家航空航天局的1996年火星探测计划。火星探路者于1997年07月04日在火星表面着陆。“火星探路者”在火星上着陆后将放一个机器人（漫游越野车）以收集火星表面样品，为人类登上火星寻找理想的着陆地点，考察火星表面一条干涸的河沟。
中文名：火星探路者
其他译名：火星拓荒者
外文名：MESURPathfinder
实施者：美国国家航空航天局
实质：火星探测计划
1、简介
1996年11月升空的叫“火星全球勘探者”探测器，它将在环绕火星的轨道上飞行时勘探其地质特征，这也许能帮助人们找到ALH84001陨石的地理渊源。它需经过10个月的旅行抵达绕火星飞行的轨道，将绘制火星地形图、分析火星大气成分和记录火星天气变化的情况，完成1992年升空的“火星观察者”探测器未完成的任务。“火星面容者”探测器原定1993年8月24日到达火星轨道，但1993年8月21日突然与地面失去联系（有人戏称它被火星人劫去）。
同年12月发射的探测器叫“火星探路者”，它将在1997年7月4日在火星上着陆，并开始仔细搜索这个星球的表面曾经存在生命的证据。“火星探路者”在火星上着陆后将放一个机器人（漫游越野车）以收集火星表面样品，为人类登上火星寻找理想的着陆地点，考察火星表面一条干涸的河沟。“火星探路者”探测器将用德尔他-2火箭发射，它由轨道器和着陆器组成，重800千克，其中着陆器重264千克。当“火星探路者”进入火星轨道后，便绕火星运行。在运行到火星北纬19.5°、西经32.8°上空时,轨道器与着陆器分离,轨道器继续绕火星飞行进行考察,而着陆器则以15-20°角度和6.3千米125千米高的稀薄大气层后,速度降为250米/秒,这是火星大气阻力所致。打开一张直径7.3米的降落伞，使着陆器的速度降至35米/秒。着陆器上的雷达高度计在距表面1.5千米时（速度为60-75米/秒）开始工作，当测到着陆器距火星表面300米时，其所带的气囊充气，以便着陆器软着陆；当距火星表面50-70米时，着陆器上的反推固体火箭点火工作，进一步减速。最后，着陆器在气囊的保护下落到火星表面。
2、装备配置
火星探路者
着陆器的进入角（与火星表面的夹角）过平易从大气层上反弹，过陡则难以提供足够的时间完成全部进入、下降和着陆任务。气囊可缓冲着陆器到火星表面时的冲击。着陆器拟在阿瑞斯谷谷口附近一条向外流的椭圆形河道处降落，之所以选择这一着陆场是因为它离赤道近，阳光充足。另外，此处“海拔”低，能为降落伞减速和雷达高度表捕获火星表面及测高争取时间。落点误差在100千米*25千米椭圆范围内。
着陆器是一个锥形四面体，触地时四个表面的气囊能吸收相当于3米/秒垂直速度和50米/秒水平速度下落时的冲击能量，使落地时的冲击力小于50克着陆后，不管着地的姿态怎样，着陆器3个侧面的三解开“花瓣”自动展开，露出着陆器内的各种装置和安装在一侧“花瓣”内表面的微型漫游越野车（因为是自动行走，用于搜集火星原始微生物和原始微生物的化石，所以也被人泛称为机器人）。这种设计能确保着陆器摆正位置。“花瓣”展开后的外露表面上还贴有砷化镓太阳能电池片。关于叫做旅居者的微型漫游越野车有不同说法，有报道说它是一种长0.66米，宽0.48米，高0.30米，重11.5千米的6轮车，也有报道说它是长、宽、高各为0.60米、0.46米、0.18米，重7.5千克的6轮车。其主要任务是勘探。它将在到达火星表面后的头7天内在着陆器的四周完成工程和科学的基本使命。此后将到离着陆器更远的位置去执行范围更广的任务（在离着陆器200米的半径内活动）。
在越野车从着陆器开出后，着陆器便是一个自动操作的仪器工作站。它探测地个地区不同成分的岩石和土壤，该使命原计划30天，后延长为1年，以搜集因季节变化而不同的火星资料。其上装有火星探路者成像仪（IMP）、α质子X射线频谱议、大气结构和气象实验装置（AST/MET）等，通过17瓦固态放大器和X波段的低增益天线及双轴高增益天线（HGA）通信联络，数据传输速率为700比特/秒。通信设备用100瓦太阳电池和银锌蓄电池供电。特别要指出的是，着陆器上的IMP是一个立体望远镜系统，它装在一根可升降的杆上（能升到着陆器之上0.85米外），带有方位和高低驱动机构，能看到整个着陆器和附近的火星表面。面包箱大小的越野车上也装有α质子X射线频谱仪（APXS）和前视、后视照相机等，用鞭状天线与自动操作的工作仪器站无线电通信，用车顶上的太阳能电池和蓄电池可供电17-30天。它与仪器工作站最大通信距离为500米，而这一距离越野车要走几周才能到达。
越野车
该车有长轮距、大扭矩的特点，能灵活爬上高15厘米的岩石，速度为1米/分钟。它装有一部自主式导航系统和使车体可以就地转弯的独立操纵的前后轮。它将使科学家首次有机会用设备在火星着陆场区附近漫游，这对评价火星地壳构成很有用，能发现各式各样的地壳岩石。其上的图像显示器与仪器站上的IMP共同研究火星表层与大气之间的相互作用，APXS用于确定火星表面物质中除氧、氦元素以外的物质构成，它装在越野车底盘上，能以各种角度和高度探测火星表面的土壤和岩石，然后通过X粒子与物质的3种相互作用关系分析探测。着陆器所获数据将通过轨道器中继续传到地球。科学家将根据传回的图像数据选一些岩石以便2005年运回。
3、探究过程
火星探路者于1997年07月04日在火星表面着陆。它携带的索杰纳号火星车，是人类送往火星的第一部火星车。1997年7月4日，携带火星探路者的飞船进入火星大气层，由降落伞带着以每小时88.5公里的速度飘向火星表面，并在着陆前数秒钟打开9个巨大的保护气囊。17时07分火星探路者在火星降落，在密封气囊的保护下，经过一番弹跳翻滚之后，在火星表面停了下来。着陆成功后，飞船打开外侧的3个电池板，重10公斤的6轮“旅居者”号火星车缓缓驶离飞船，落到火星地表。其行进路线是预先确定好的，首先朝目标区西南部的一个长100公里、宽19.3公里椭圆形区域缓慢行进。在探测区，经对由古代洪水冲刷形成的一个488平方米的小岛作详尽观察，科学家发现火星山谷平原暴发过多次洪水，并有众多由水冲击而来的圆形岩石，其中许多岩石沿同方向排列，表明它们受到同样水流的冲击。科学家推测当时洪水有数百公里宽，水流量为每秒100万立方米。
火星探路者号工作原理：本身携带太阳能板，利用太阳能，驱动发动机等。利用无线电遥控传递信息，与地面保持联系，并按照地面操作进行活动。凤凰号火星探测器于美国东部时间2008年5月25日19时53分(北京时间5月26日7时53分)，在火星北极成功着陆。相当于地球位置的加拿大北部。“凤凰”号于2007年8月从美国佛罗里达州卡纳维拉尔角发射，经过4.22亿英里的长途跋涉才来到火星。按计划，凤凰号将在火星实施为期90天的探测任务，以对这个红色星球之前尚未探测过的北极地区展开勘测，据认为此处可能有大量冰藏在地表下面。“凤凰”号缺乏探测外星生命迹象的工具，不过，它将研究冰是否融化过，寻找北极永冻土中有机化合物的踪迹，以确定生命是否曾经在此出现过。
“凤凰”号的着陆地点设在纬度同地球格陵兰或阿拉斯加州北部相当的广阔浅谷。与利用安全气囊反弹到降落地点的姊妹火星漫游者“勇气”号和“机遇”号不同，这颗着陆器是利用反冲火箭下降，能更加准确地降落在预定地点。这种推进降落方法也更适用于更加沉重的飞船降落，美国宇航局需要利用这种方法支持可能的人类火星探索。据称，“凤凰”号在火星表面着陆的成功率并不高。从历史上来看，55%尝试着在火星表面降落的努力都以失败而告终，而“凤凰”号利用的着陆方法已经有32年没有尝试过。成功着陆后，重约772磅(约合350公斤)的“凤凰”号将在原地等候15分钟，待着陆掀起的尘埃物质落定，它将展开太阳能电池板，升起气象天线杆，将周围环境的第一批照片传回地面。在接下来的几个火星日，“凤凰”号将检查机载仪器，伸展机械臂铲起第一堆火星土壤样本。一个火星日约比地球上的一天长40分钟。在度过第10个火星日之前，“凤凰”号将进入“挖掘”阶段，每天有两小时用来挖土壤，这个阶段预计将占据此次任务的绝大部分时间。
“凤凰”号的设计寿命为90天，尽管科学家表示，“凤凰”号的使用寿命可能会延长一个月左右，在晚夏或初秋继续看到它的身影，不过它在火星上探测的时间绝对不会有“勇气”号和“机遇”号那么长。这是因为“凤凰”号上的太阳能电池板不能产生足够多的能量，令其安然度过火星冬天。阿韦德森说：“它的三只脚会深深嵌入地下，上面沾满干冰，太阳又会在地平线以下。”言下之意，“凤凰”号不能通过太阳能电池板获取大量能量。2003年6月10日，勇气号发射成功；同月25日，机遇号发射成功。2004年美国东部标准时间1月3日和24日（北京时间各晚一天）分别登上火星。美国宇航局专家们说，“勇气”号如能不辱使命，那将标志着人类发射的星际探测器自动化程度提升到了前所未有的水平。它有自己的大脑、颈、头、眼睛、手臂，甚至还掌握着与人类地质学家所用工具类似的放大镜和锤子。“勇气”号长1．6米、宽2．3米、高1．5米，重174千克。它的“大脑”是一台每秒能执行约2000万条指令的计算机，不过与人类大脑位置不同，计算机在火星车身体内部。
火星探路者
从它登陆那时起，火星车探测项目首席科学家史蒂夫·斯奎尔斯就警告说，它的时间不多了。根据斯奎尔斯的说法，说不定什么时候，火星车的电脑系统就会崩溃，或者电路出现故障，那时火星车就会“寿终正寝”。然而到2006年10月26日，两辆火星车却仍然都在工作，尤其“勇气”号寿命已经达到1000个火星日。“这很了不起，”探测项目成像专家贾斯廷·梅基说，“‘勇气’号火星车基本还算健康，尤其是考虑它年纪已经这么大。”打坐拍出好照片实际上，“勇气”号已经有约200天没有挪地方，它现在南半球的山地，那里现在是冬季，太阳在地平线附近，位置很低，而太阳能电池板需要太阳几乎垂直照射才能有效采集能量，因此能量采集不足。所谓“颈”和“头”是火星车上伸出的一个桅杆式结构，距火星车*底部高度约为1．4米，上面装有一对可拍摄火星表面彩色照片的全景照相机作为“眼睛”。两台相机高度与人眼高度差不多，有了它们，火星车能像站在火星表面的人一样环视四周。当“勇气”号发现值得探测的目标，它会以6个*当腿，运动至目标面前，然后伸“手”进行考察。火星车的“手臂”具有与人肩、肘和腕关节类似的结构，能够灵活地伸展、弯曲和转动。上面带有多种工具。工具之一是显微镜成像仪，能像地质学家手中的放大镜一样，以几百微米的超近距离对火星岩石纹理进行审视。另外还有穆斯鲍尔分光计和阿尔法粒子X射线分光计，可以用来进一步分析岩石构成。还有一个相当于地质学家常用的小锤子的工具，能在火星岩石上打出直径45毫米、深约5毫米的洞，为研究岩石内部提供方便。“勇气”号依靠餐桌大小的太阳能电池板获得能源，在理想情况下每天最多可在火星上漫步20米，它的观测预计持续90个火星日（相当于地球上的92天）。
这台火星车科学仪器的负责人、美国康奈尔大学科学家斯奎尔斯认为，“勇气”号将是迄今人类遣往其他行星上第一个可以移动的、自动化的大型实验室。他说：我认为这是人类在火星探测方面向前迈出的一大步。美国航宇局1月10日宣布，勇气号已首次测量了火星上的温度。负责分析数据的一位科学家说，火星上的岩石温度要比由细小颗粒构成的物体温度低。那里目前白天最高温度约为5摄氏度，最低温度约为零下15度。1977年8月20日和9月5日，美国先后发射了2号和1号探测器，这两个姊妹探测器沿着两条不同的轨道飞行。担负探测太阳系外围行星的任务。旅行者号没有经过火星。还有机遇号2004年一月“奥德赛”火星探测器等。
4、所获成果
1992年9月25日，美国用大力神3型火箭发射成功一个火星观察者号探测器。它重2.5吨。携带7部仪器。预计11个月飞行7.2亿千米后，到达距火星表面378千米的近极轨道，对火星进行长达687天的观测考察，绘制整个火星表面图，预告火星天候，测量火星各种数据，进一步揭示火星上有无处于原始阶段的生命现象，为未来人类居火星号探测器突然与地面失去联系，不再发回信息。这次探测令人失望地夭折了。根据30多年来人类对火星的探测，科学家已基本肯定火星是一个没有高级生命的世界，流传甚广的“火星人”是根本不存在的。但是火星上有没有与地球不同的其他形式的生命，或者曾经存在过有智慧的高级生物，则还是一个深奥的难解之题。解开这个难题还需人类不懈的努力。
5、研究意义
火星探路者
“火星探路者”计划从提出到发射仅用了3年零2个月，费用不到1.5亿美元（不包括发射费），体现了“更快、更好、更省”这一建造航天探测器的新思路。此后，还将发射数个“火星探路者”探测器，它们将组成“火星环境调查网”，用来全面观测火星上的气候变化和地质结构。到2005年，美国将用一飞船把其中的一个漫游越野车采集的火星样本带回地球。1998年，美国还将发射“火星全球勘探者-2”号探测器。它将在火星南极表面着陆，载有俄罗斯的着陆器和土壤探测器，这将是美俄“火星共同计划”的开始。该探测器将用机械手在火星表面上挖出一条深沟，以测量火星土壤的硬度和寻找水源。
所获数据由探测器携带的一台法国无线电收发机传回地坏。其上的两架广角照相机将通过摄制整个星球的季节变化情况提供火星的大幅照片，另一架高分辨率照相机用于提供选定着陆区域的更为详细的照片。除了对火星自然环境探测外，科学家还拟在火星上寻找生命的踪迹。至今，仍没有发现火星上有生命的迹象。被称为来自火星ALH84001陨石不能说明火星上有生命存在过，如有生命存在，它应深进而在地下，或有温泉的地方。若真有原始生物在火星上进化过，可能会在古老的河床或温泉处找到进化的踪迹。因此。这些地方将是探测的热点目标。