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火星快車號

空间探测器

火星快車號（Mars Express）亦稱火星特快車，是歐洲太空總署的火星探測衛星，也是該署首次火星探測計畫。火星快車號包括兩個部份：火星快車號衛星與小獵犬2號登陸器，小獵犬2號登陸後因太陽能板未全部展開無法露出通訊天線，故歐洲太空總署無法和小獵犬2號建立通訊，登陸任務失敗，但快車號繼續環繞火星軌道至今。因為火星快車號繞軌至今的資料極具科學價值，且任務內容極具有調整彈性，現在仍在為後續開始進行的火星探測任務提供幫助，例如天問一號[1]。

火星快車號
Mars Express
火星快車號想像圖
任務類型火星軌道器
運營方歐洲太空總署
國際衛星標識符2003-022A
衛星目錄序號27816
網站exploration.esa.int/mars
任務時長原定2年
目前已運作：
21年6個月又15天
20年11個月又22天（於火星軌道）
航天器屬性
發射質量1,123公斤（2,476磅）
乾質量666公斤（1,468磅）
功率460 瓦
任務開始
發射日期2003年6月2日
17時45分整 UTC
運載火箭聯盟-FG/弗雷格特
發射場拜科努爾太空發射場 31/6（英語：Baikonur Cosmodrome Site 31）
承包方Starsem（英語：Starsem）
軌道參數
參照系火星周回軌道（英語：Areocentric orbit）
離心率0.571
近火點298 km（185 mi）
遠火點10,107 km（6,280 mi）
傾角86.3 度
週期7.5 小時
火星軌道器
航天器組件火星快車號
入軌2003年12月25日
3時整 UTC
火星時 46206 08:27 AMT
火星登陸器
航天器組件小獵犬2號
著陸日期2003年12月25日
2時54分 UTC

科學儀器

火星快車號的科學儀器酬載總重為116公斤[2][3]。

  • 光學與紅外礦物光譜儀（法語：Observatoire pour la Minéralogie, l'Eau, les Glaces et l'Activité, OMEGA）：由法國負責，OMEGA可以解析度100 m/pixel判斷火星表面礦物成分[4][5]。
  • 紫外與紅外大氣光譜儀（Ultraviolet and Infrared Atmospheric Spectrometer，SPICAM）：由法國負責。測定大氣成分[5]。
  • 地表下探測雷達/高度儀（Sub-Surface Sounding Radar Altimeter，MARSIS）：由義大利負責。是雷達高度儀。用來決定地表下組成，尤其是水冰[5]。
  • 行星傅立葉光譜儀（Planetary Fourier Spectrometer，PFS）：由義大利負責。觀測氣溫與氣壓（2005年9月暫停）[5][6]。
  • 太空電漿與高能原子分析儀（Analyzer of Space Plasmas and Energetic Atoms，ASPERA）：由瑞典負責。觀測火星高層大氣與太陽風交互作用[5]。
  • 高解析度立體相機（High Resolution Stereo Camera，HRSC）：由德國負責。對火星表面拍攝最高解析度2m/pixel的彩色影像[5]。
  • 火星電波科學實驗儀（Mars Radio Science Experiment，MaRS）：使用通訊次系統的電波訊號研究火星大氣、表面、地下、重力場以及在火星合（Solar conjunction）的時候觀測日冕密度。
  • 一個觀察小獵犬二號脫離的攝影機。

科學儀器原始網站

  • HRSC FU Berlin[7]
  • MARSIS Uni Roma "La Sapienza"[8]
  • PFS IFSI/INAF[9]
  • SPICAM
  • OMEGA Institut Astrophysique Spatial[10]
  • MELACOM Qinetiq[11]
  • MRSE Uni Köln[12]
  • ASPERA[13]

科學發現與重要事件

火星快車號已環繞火星超過五千次，並傳回大量資料與地表影像。

2000年代

  • 2003年12月19日，釋放小獵犬2號，原定12月25日著陸，但登陸開始後ESA與小獵犬2號失聯。
  • 2004年1月23日，ESA宣佈在OMEGA於同年1月18日的光譜資料中，發現火星南極冠有水冰。
  • 2004年1月28日，Mars Express到達最終環繞科學軌道
  • 2004年2月6日，ESA宣佈確認小獵犬2號失蹤。登陸任務失敗。
  • 2004年3月17日，確定火星極冠有85%的乾冰和15%的水冰[14]。
  • 2004年3月30日，宣佈在火星大氣層內發現甲烷。雖然甲烷含量相當少，這對於科學家是極大的鼓舞。因為甲烷從火星大氣層逃逸的速度很快，這代表至今仍有固定的來源向火星大氣層釋放甲烷。因為甲烷的來源可能是微生物，現已計劃判定資料可靠性和探測火星特定地區，希望能找到甲烷的固定來源[15]。
  • 2004年4月28日，ESA宣佈MARSIS的天線延遲使用。
  • 2004年7月15日，公布從PFS的資料中發現火星大氣層中含有氨。就像是先前從火星大氣層中發現的甲烷，氨在火星大氣層中逃逸速度相當快，必須要隨時補充。這指出生物或地質作用活動仍存在，但仍有待發現[16]。
  • 2005年，ESA的科學家報告在OMEGA（光學與紅外礦物光譜儀，英語：Visible and Infrared Mineralogical Mapping Spectrometer, 法語：Observatoire pour la Minéralogie, l'Eau, les Glaces et l'Activité）的資料顯示在火星上存在水合硫酸鹽、矽酸鹽等多種造岩礦物。
  • 2005年2月8日，ESA傳送「綠燈」訊號給延遲部署的MARSIS天線[17]。計畫在2005年5月初啟用。
  • 2005年5月，第一個MARSIS的天線成功展開並部署完成[18]。一開始沒有任何問題，但之後發現其中一部份並未鎖定[19]。第二個天線的佈署將延後以進行進一步的問題分析。
  • 2005年5月11日，利用太陽的熱能使MARSIS天線的元件膨脹，最後一部分成功鎖定[20]。
  • 2005年6月14日，第二個天線部署完成；6月16日ESA公布已成功部署[21]。
  • 2005年6月22日，ESA公布MARSIS已經可以進行操作，並且將在不久後取得資料。第三個天線在6月17日成功部署，並在6月19日成功完成通訊測試[22]。
  • 2006年9月21日，Mars Express的高解析度立體相機（High Resolution Stereo Camera, HRSC）取得塞東尼亞區的資料，這是有名的「火星人臉」所在地。這區域因為1976年NASA的海盜1號拍攝的照片而聞名。Mars Express拍攝的照片解析度約13.7 m/pixel[23]。
  • 2006年12月，在NASA JPL的火星全球探勘者號（Mars Global Surveyor, MGS）失聯後，Mars Express團隊被要求配合尋找的行動，但不成功。
  • 2007年1月，首次和NASA/SPL的合作進行以支援NASA將在2008年5月登陸的鳳凰號。
  • 2007年2月，一個原本只用於觀察登陸艇脫離的攝影機VMC已經重新啟用，第一個任務就是讓學生參與"Command Mars Express Spacecraft and take your own picture of Mars"。
  • 2007年2月23日，因為Mars Express傳回大量重要的科學資料，ESA的Science Program Committee（SPC）決定將任務延伸到2009年5月[24]。
  • 2007年6月28日，Mars Express的高解析度立體相機（High Resolution Stereo Camera, HRSC）在火星的艾奧利斯桌山群拍攝到了板塊運動的特徵[25]。
  • 2009年2月4日，ESA的Science Programme Committee將火星特快車的任務延伸到同年12月31日[26]。
  • 2009年10月7日，ESA的Science Programme Committee確定將火星特快車的任務延伸至2012年12月31日[27]。

2010年代

  • 2011年8月-2012年2月，火星快車因故暫停科學儀器運作[29]。
  • 2012年2月16日，恢復所有的科學儀器運作。而且仍有足夠的燃料供運行長達 14 年之久。[30]
  • 2013年，火星快車號製作了一張近乎完整的火星表面地形圖。[31]
  • 2013年12月29日，火星快車執行了迄今為止最接近火衛一的飛越
  • 2018年7月，火星快車號發現火星上有一個冰下湖，位於南極冰蓋下方 1.5 公里處，寬約 20 公里，這是第一個已知火星上的穩定水體。[32][33][34][35]
  • 2018年12月，火星快車傳回寬80公里的科羅廖夫撞擊坑的影像，顯示撞擊坑中有2200立方公里的水冰(相較之下青海湖的總水量為105立方公里。)[36]
  • 2019年，ESA指出發現火星有全球性地下水系統存在的證據。[37]

2020年代

  • 2020年9月，發現火星上還有三個冰下湖泊，均位於南極冰蓋下方 1.5 公里，而第一個發現的湖泊，寬度已經被修正為30公里寬，新發現的3個較小的湖泊環繞在它周圍，也都有幾公里寬。[38]

參見

參考資料

  1. ^ ESA - Mars Express - Mission extensions approved for science missions. [2010-03-30]. （原始內容存檔於2013-05-02）. 
  2. ^ Andrew Wilson, Agustin Chicarro. ESA SP-1240 : Mars Express: the scientific payload. Noordwijk, Netherlands: ESA Publications Division. 2004 [2010-03-29]. ISBN 92-9092-556-6. （原始內容存檔於2011-05-23）. 
  3. ^ ESA - Mars Express - Mars Express orbiter instruments. [2010-03-29]. （原始內容存檔於2010-02-09）. 
  4. ^ Bibring JP, Langevin Y, Mustard JF, Poulet F, Arvidson R, Gendrin A, Gondet B, Mangold N, Pinet P, Forget F. Global mineralogical and aqueous mars history derived from OMEGA/Mars express data. Science. 2006, 312 (5772): 400–404. PMID 16627738. doi:10.1126/science.1122659. 
  5. ^ 5.0 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 A.F. Chicarro, "MARS EXPRESS MISSION: Overview and Scientific Observations," 5th International Conference on Mars, Pasadena, CA, 1999. abstract （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
  6. ^ Access : Martian methane probe in trouble : Nature News. [2010-03-29]. （原始內容存檔於2007-07-07）. 
  7. ^ Mars Express - The HRSC Camera Experiment PI Group under supervision of Prof. Gerhard Neukum at the FU Berlin. [2010-03-29]. （原始內容存檔於2010-12-18）. 
  8. ^ Marsis Home Page. [2010-03-29]. （原始內容存檔於2010-04-25）. 
  9. ^ Comunicati stampa » Registrati gratis e pubblica i tuoi testi! 網際網路檔案館的存檔，存檔日期2013-05-02.
  10. ^ Institut d'astrophysique spatiale - content_mars 網際網路檔案館的存檔，存檔日期2007-03-03.
  11. ^ 存档副本. [2007-03-07]. （原始內容存檔於2007-02-11）. 
  12. ^ （德文） Geophysik am Insitut für Geophysik und Meteorologie (IGM) der Univertität zu Köln （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
  13. ^ ASPERA. [2010-03-29]. （原始內容存檔於2010-07-07）. 
  14. ^ "Water at Martian south pole" （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） - March 17, 2004 ESA Press release. URL accessed March 17, 2006.
  15. ^ Formisano V, Atreya S, Encrenaz T, Ignatiev N, Giuranna M. Detection of methane in the atmosphere of Mars. Science. 2004, 306 (5702): 1758–1761. PMID 15514118. doi:10.1126/science.1101732. 
  16. ^ ESA Portal - Life in Space - Water and methane maps overlap on Mars: a new clue?. [2010-09-19]. （原始內容存檔於2012-10-16）. 
  17. ^ ESA Portal - Green light for deployment of ESA's Mars Express radar. [2010-09-22]. （原始內容存檔於2012-10-16）. 
  18. ^ BBC NEWS | Science/Nature | First Marsis radar boom deployed. [2010-09-22]. （原始內容存檔於2016-06-04）. 
  19. ^ BBC NEWS | Science/Nature | Delay hits Mars radar deployment. [2010-09-22]. （原始內容存檔於2016-06-04）. 
  20. ^ ESA Portal - First MARSIS boom successfully deployed. [2010-09-22]. （原始內容存檔於2012-07-31）. 
  21. ^ ESA Portal - Smooth deployment for second MARSIS antenna boom. [2010-09-22]. （原始內容存檔於2012-07-28）. 
  22. ^ ESA Portal - Mars Express radar ready to work. [2010-09-22]. （原始內容存檔於2012-11-11）. 
  23. ^ ESA - Mars Express - Cydonia - the face on Mars. [2010-09-22]. （原始內容存檔於2012-11-25）. 
  24. ^ ESA - Mars Express - The planetary adventure continues - Mars Express and Venus Express operations extended. [2010-09-21]. （原始內容存檔於2012-10-16）. 
  25. ^ Tectonic signatures at Aeolis Mensae. ESA News. European Space Agency. 2007-06-28 [2007-06-28]. （原始內容存檔於2012-10-17）. 
  26. ^ ESA - Mars Express - ESA extends missions studying Mars, Venus and Earth's magnetosphere. [2010-09-19]. （原始內容存檔於2012-07-30）. 
  27. ^ ESA - Mission extensions approved for science missions. [2010-03-30]. （原始內容存檔於2013-05-02）. 
  28. ^ SpaceFellowship.com Phobos flyby success. [2010-09-15]. （原始內容存檔於2014-02-21）. 
  29. ^ ESA Science & Technology - Mars Express observations temporarily suspended. sci.esa.int. [2021-07-09]. （原始內容存檔於2021-12-16） （美國英語）. 
  30. ^ Mars Express back in business at the red planet. SPACEFLIGHT NOW. 2012-02-15 [2021-07-09]. （原始內容存檔於2016-06-11） （英語）. 
  31. ^ Gibney, Elizabeth. Spectacular flyover of Mars. Nature. 2013-10-28 [2021-07-09]. ISSN 1476-4687. doi:10.1038/nature.2013.14041. （原始內容存檔於2021-12-27） （英語）. 
  32. ^ Orosei, R.; et al. Radar evidence of subglacial liquid water on Mars. Science. July 25, 2018, 361 (6401): 490–493 [July 25, 2018]. Bibcode:2018Sci...361..490O. PMID 30045881. arXiv:2004.04587  . doi:10.1126/science.aar7268  . hdl:11573/1148029. （原始內容存檔於2018-07-25）. 
  33. ^ Chang, Kenneth; Overbye, Dennis. A Watery Lake Is Detected on Mars, Raising the Potential for Alien Life - The discovery suggests that watery conditions beneath the icy southern polar cap may have provided one of the critical building blocks for life on the red planet.. The New York Times. July 25, 2018 [July 25, 2018]. （原始內容存檔於2018-07-25）. 
  34. ^ Huge reservoir of liquid water detected under the surface of Mars. EurekAlert. July 25, 2018 [July 25, 2018]. （原始內容存檔於2018-07-25）. 
  35. ^ Liquid water 'lake' revealed on Mars. BBC News. July 25, 2018 [July 25, 2018]. （原始內容存檔於2018-07-25）. 
  36. ^ Mars Express beams back images of ice-filled Korolev crater. the Guardian. 2018-12-21 [2021-07-09]. （原始內容存檔於2020-02-08） （英語）. 
  37. ^ First evidence of planet-wide groundwater system on Mars. www.esa.int. [2021-07-09]. （原始內容存檔於2021-11-14） （英語）. 
  38. ^ Lauro, Sebastian Emanuel; Pettinelli, Elena; Caprarelli, Graziella; Guallini, Luca; Rossi, Angelo Pio; Mattei, Elisabetta; Cosciotti, Barbara; Cicchetti, Andrea; Soldovieri, Francesco; Cartacci, Marco; Di Paolo, Federico; Noschese, Raffaella; Orosei, Roberto. Multiple subglacial water bodies below the south pole of Mars unveiled by new MARSIS data. Nature Astronomy (Springer Nature Limited). 28 September 2020, 5: 63–70. ISSN 2397-3366. S2CID 222125007. arXiv:2010.00870  . doi:10.1038/s41550-020-1200-6 （英語）. 
  39. ^ Mars Express keeps an ear out for Chinese rover – Mars Express. 2021-10-27 [2022-06-06]. （原始內容存檔於2021-12-31） （英語）. 

外部連結

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