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火星快车号

空间探测器

火星快车号（Mars Express）亦称火星特快车，是欧洲太空总署的火星探测卫星，也是该署首次火星探测计划。火星快车号包括两个部分：火星快车号卫星与小猎犬2号登陆器，小猎犬2号登陆后因太阳能板未全部展开无法露出通讯天线，故欧洲太空总署无法和小猎犬2号建立通讯，登陆任务失败，但快车号继续环绕火星轨道至今。因为火星快车号绕轨至今的资料极具科学价值，且任务内容极具有调整弹性，现在仍在为后续开始进行的火星探测任务提供帮助，例如天问一号[1]。

火星快车号
Mars Express
火星快车号想像图
任务类型火星轨道器
运营方欧洲太空总署
国际卫星标识符2003-022A
卫星目录序号27816
网站exploration.esa.int/mars
任务时长原定2年
目前已运作：
21年6个月又13天
20年11个月又20天（于火星轨道）
航天器属性
发射质量1,123千克（2,476磅）
干质量666千克（1,468磅）
功率460 瓦
任务开始
发射日期2003年6月2日
17时45分整 UTC
运载火箭联盟-FG/弗雷格特
发射场拜科努尔太空发射场 31/6（英语：Baikonur Cosmodrome Site 31）
承包方Starsem（英语：Starsem）
轨道参数
参照系火星周回轨道（英语：Areocentric orbit）
离心率0.571
近火点298 km（185 mi）
远火点10,107 km（6,280 mi）
倾角86.3 度
周期7.5 小时
火星轨道器
航天器组件火星快车号
入轨2003年12月25日
3时整 UTC
火星时 46206 08:27 AMT
火星着陆器
航天器组件小猎犬2号
着陆日期2003年12月25日
2时54分 UTC

科学仪器

火星快车号的科学仪器酬载总重为116公斤[2][3]。

  • 光学与红外矿物光谱仪（法语：Observatoire pour la Minéralogie, l'Eau, les Glaces et l'Activité, OMEGA）：由法国负责，OMEGA可以分辨率100 m/pixel判断火星表面矿物成分[4][5]。
  • 紫外与红外大气光谱仪（Ultraviolet and Infrared Atmospheric Spectrometer，SPICAM）：由法国负责。测定大气成分[5]。
  • 地表下探测雷达/高度仪（Sub-Surface Sounding Radar Altimeter，MARSIS）：由意大利负责。是雷达高度仪。用来决定地表下组成，尤其是水冰[5]。
  • 行星傅立叶光谱仪（Planetary Fourier Spectrometer，PFS）：由意大利负责。观测气温与气压（2005年9月暂停）[5][6]。
  • 太空等离子与高能原子分析仪（Analyzer of Space Plasmas and Energetic Atoms，ASPERA）：由瑞典负责。观测火星高层大气与太阳风交互作用[5]。
  • 高分辨率立体相机（High Resolution Stereo Camera，HRSC）：由德国负责。对火星表面拍摄最高分辨率2m/pixel的彩色影像[5]。
  • 火星电波科学实验仪（Mars Radio Science Experiment，MaRS）：使用通讯次系统的电波讯号研究火星大气、表面、地下、重力场以及在火星合（Solar conjunction）的时候观测日冕密度。
  • 一个观察小猎犬二号脱离的摄影机。

科学仪器原始网站

  • 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]

科学发现与重要事件

火星快车号已环绕火星超过五千次，并传回大量资料与地表影像。

2000年代

  • 2003年12月19日，释放小猎犬2号，原定12月25日着陆，但登陆开始后ESA与小猎犬2号失联。
  • 2004年1月23日，ESA宣布在OMEGA于同年1月18日的光谱资料中，发现火星南极冠有水冰。
  • 2004年1月28日，Mars Express到达最终环绕科学轨道
  • 2004年2月6日，ESA宣布确认小猎犬2号失踪。登陆任务失败。
  • 2004年3月17日，确定火星极冠有85%的干冰和15%的水冰[14]。
  • 2004年3月30日，宣布在火星大气层内发现甲烷。虽然甲烷含量相当少，这对于科学家是极大的鼓舞。因为甲烷从火星大气层逃逸的速度很快，这代表至今仍有固定的来源向火星大气层释放甲烷。因为甲烷的来源可能是微生物，现已计划判定资料可靠性和探测火星特定地区，希望能找到甲烷的固定来源[15]。
  • 2004年4月28日，ESA宣布MARSIS的天线延迟使用。
  • 2004年7月15日，公布从PFS的资料中发现火星大气层中含有氨。就像是先前从火星大气层中发现的甲烷，氨在火星大气层中逃逸速度相当快，必须要随时补充。这指出生物或地质作用活动仍存在，但仍有待发现[16]。
  • 2005年，ESA的科学家报告在OMEGA（光学与红外矿物光谱仪，英语：Visible and Infrared Mineralogical Mapping Spectrometer, 法语：Observatoire pour la Minéralogie, l'Eau, les Glaces et l'Activité）的资料显示在火星上存在水合硫酸盐、硅酸盐等多种造岩矿物。
  • 2005年2月8日，ESA传送“绿灯”讯号给延迟部署的MARSIS天线[17]。计划在2005年5月初启用。
  • 2005年5月，第一个MARSIS的天线成功展开并部署完成[18]。一开始没有任何问题，但之后发现其中一部分并未锁定[19]。第二个天线的布署将延后以进行进一步的问题分析。
  • 2005年5月11日，利用太阳的热能使MARSIS天线的元件膨胀，最后一部分成功锁定[20]。
  • 2005年6月14日，第二个天线部署完成；6月16日ESA公布已成功部署[21]。
  • 2005年6月22日，ESA公布MARSIS已经可以进行操作，并且将在不久后取得资料。第三个天线在6月17日成功部署，并在6月19日成功完成通讯测试[22]。
  • 2006年9月21日，Mars Express的高分辨率立体相机（High Resolution Stereo Camera, HRSC）取得塞东尼亚区的资料，这是有名的“火星人脸”所在地。这区域因为1976年NASA的海盗1号拍摄的照片而闻名。Mars Express拍摄的照片分辨率约13.7 m/pixel[23]。
  • 2006年12月，在NASA JPL的火星全球探勘者号（Mars Global Surveyor, MGS）失联后，Mars Express团队被要求配合寻找的行动，但不成功。
  • 2007年1月，首次和NASA/SPL的合作进行以支援NASA将在2008年5月登陆的凤凰号。
  • 2007年2月，一个原本只用于观察登陆艇脱离的摄影机VMC已经重新启用，第一个任务就是让学生参与"Command Mars Express Spacecraft and take your own picture of Mars"。
  • 2007年2月23日，因为Mars Express传回大量重要的科学资料，ESA的Science Program Committee（SPC）决定将任务延伸到2009年5月[24]。
  • 2007年6月28日，Mars Express的高分辨率立体相机（High Resolution Stereo Camera, HRSC）在火星的艾奥利斯桌山群拍摄到了板块运动的特征[25]。
  • 2009年2月4日，ESA的Science Programme Committee将火星特快车的任务延伸到同年12月31日[26]。
  • 2009年10月7日，ESA的Science Programme Committee确定将火星特快车的任务延伸至2012年12月31日[27]。

2010年代

  • 2011年8月-2012年2月，火星快车因故暂停科学仪器运作[29]。
  • 2012年2月16日，恢复所有的科学仪器运作。而且仍有足够的燃料供运行长达 14 年之久。[30]
  • 2013年，火星快车号制作了一张近乎完整的火星表面地形图。[31]
  • 2013年12月29日，火星快车执行了迄今为止最接近火卫一的飞越
  • 2018年7月，火星快车号发现火星上有一个冰下湖，位于南极冰盖下方 1.5 公里处，宽约 20 公里，这是第一个已知火星上的稳定水体。[32][33][34][35]
  • 2018年12月，火星快车传回宽80公里的科罗廖夫撞击坑的影像，显示撞击坑中有2200立方公里的水冰(相较之下青海湖的总水量为105立方公里。)[36]
  • 2019年，ESA指出发现火星有全球性地下水系统存在的证据。[37]

2020年代

  • 2020年9月，发现火星上还有三个冰下湖泊，均位于南极冰盖下方 1.5 公里，而第一个发现的湖泊，宽度已经被修正为30公里宽，新发现的3个较小的湖泊环绕在它周围，也都有几公里宽。[38]

参见

参考资料

  1. ^ ESA - Mars Express - Mission extensions approved for science missions. [2010-03-30]. （原始内容存档于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. （原始内容存档于2011-05-23）. 
  3. ^ ESA - Mars Express - Mars Express orbiter instruments. [2010-03-29]. （原始内容存档于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 （页面存档备份，存于互联网档案馆）
  6. ^ Access : Martian methane probe in trouble : Nature News. [2010-03-29]. （原始内容存档于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]. （原始内容存档于2010-12-18）. 
  8. ^ Marsis Home Page. [2010-03-29]. （原始内容存档于2010-04-25）. 
  9. ^ Comunicati stampa » Registrati gratis e pubblica i tuoi testi! 互联网档案馆的存档，存档日期2013-05-02.
  10. ^ Institut d'astrophysique spatiale - content_mars 互联网档案馆的存档，存档日期2007-03-03.
  11. ^ 存档副本. [2007-03-07]. （原始内容存档于2007-02-11）. 
  12. ^ （德文） Geophysik am Insitut für Geophysik und Meteorologie (IGM) der Univertität zu Köln （页面存档备份，存于互联网档案馆）
  13. ^ ASPERA. [2010-03-29]. （原始内容存档于2010-07-07）. 
  14. ^ "Water at Martian south pole" （页面存档备份，存于互联网档案馆） - 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]. （原始内容存档于2012-10-16）. 
  17. ^ ESA Portal - Green light for deployment of ESA's Mars Express radar. [2010-09-22]. （原始内容存档于2012-10-16）. 
  18. ^ BBC NEWS | Science/Nature | First Marsis radar boom deployed. [2010-09-22]. （原始内容存档于2016-06-04）. 
  19. ^ BBC NEWS | Science/Nature | Delay hits Mars radar deployment. [2010-09-22]. （原始内容存档于2016-06-04）. 
  20. ^ ESA Portal - First MARSIS boom successfully deployed. [2010-09-22]. （原始内容存档于2012-07-31）. 
  21. ^ ESA Portal - Smooth deployment for second MARSIS antenna boom. [2010-09-22]. （原始内容存档于2012-07-28）. 
  22. ^ ESA Portal - Mars Express radar ready to work. [2010-09-22]. （原始内容存档于2012-11-11）. 
  23. ^ ESA - Mars Express - Cydonia - the face on Mars. [2010-09-22]. （原始内容存档于2012-11-25）. 
  24. ^ ESA - Mars Express - The planetary adventure continues - Mars Express and Venus Express operations extended. [2010-09-21]. （原始内容存档于2012-10-16）. 
  25. ^ Tectonic signatures at Aeolis Mensae. ESA News. European Space Agency. 2007-06-28 [2007-06-28]. （原始内容存档于2012-10-17）. 
  26. ^ ESA - Mars Express - ESA extends missions studying Mars, Venus and Earth's magnetosphere. [2010-09-19]. （原始内容存档于2012-07-30）. 
  27. ^ ESA - Mission extensions approved for science missions. [2010-03-30]. （原始内容存档于2013-05-02）. 
  28. ^ SpaceFellowship.com Phobos flyby success. [2010-09-15]. （原始内容存档于2014-02-21）. 
  29. ^ ESA Science & Technology - Mars Express observations temporarily suspended. sci.esa.int. [2021-07-09]. （原始内容存档于2021-12-16） （美国英语）. 
  30. ^ Mars Express back in business at the red planet. SPACEFLIGHT NOW. 2012-02-15 [2021-07-09]. （原始内容存档于2016-06-11） （英语）. 
  31. ^ Gibney, Elizabeth. Spectacular flyover of Mars. Nature. 2013-10-28 [2021-07-09]. ISSN 1476-4687. doi:10.1038/nature.2013.14041. （原始内容存档于2021-12-27） （英语）. 
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  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]. （原始内容存档于2018-07-25）. 
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  35. ^ Liquid water 'lake' revealed on Mars. BBC News. July 25, 2018 [July 25, 2018]. （原始内容存档于2018-07-25）. 
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外部链接

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