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毅力號火星探測器

火星2020任務中的火星探測車
除特別註明外，否則本條目所有時間皆以西五區（UTC-5）為準。

毅力號（英語：Perseverance）是由美國國家航空暨太空總署下屬的噴氣推進實驗室製造，用於火星2020任務中的火星車。該探測器已於美國東部時間2020年7月30日上午7:50（世界協調時11:50）發射[5]，於美國加利福尼亞時間2021年2月18日下午3時55分成功登陸火星，並降落在耶澤羅撞擊坑[6][7]。同年3月5日，毅力號在火星上完成首次行駛測試[8]。毅力號的外觀與好奇號大致上相同，攜帶 7 種科學儀器，23 個攝影鏡頭，兩個麥克風。任務計劃探測耶澤羅撞擊坑附近的火星表面。毅力號還攜帶了一台名為機智號的直升機，配合毅力號進行科學研究。2021年4月20日，毅力號成功將火星大氣的二氧化碳轉化成氧，這是地球以外的首次造氧[9]。2021年9月6日，毅力號成功取得第一塊火星岩石樣本。[10]

毅力號火星車
毅力號火星車（攝於羅切特岩）
任務類型探測車
運營方美國國家航空暨太空總署（NASA）
噴氣推進實驗室
網站mars.jpl.nasa.gov/mars2020/
任務時長計畫23地球月
自降落已1396日，即3年9個月又27天，持續中
太空飛行器屬性
製造方噴氣推進實驗室
發射質量火星車: 1,025公斤（2,260磅）
尺寸火星車: 3乘2.7乘2.2公尺（9.8乘8.9乘7.2英尺）[1]
功率110瓦特（0.15匹馬力）[2]
任務開始
發射日期2020年7月30日[3]
運載火箭Atlas V 541 [4]
發射場 美國卡納維拉角空軍基地 41號航天發射複合體
火星探測車
太空飛行器組件探測車
著陸日期2021年2月18日 20:55 UTC
著陸點耶澤羅撞擊坑
← 好奇號
(暫無) →

設計

好奇號工程團隊幫助設計了毅力號，因此兩者外觀相似[11][12]。不過工程師們重新設計了毅力號的輪子，使其更堅固，避免出現好奇號輪子破損的情形。[13]毅力號的鋁製輪子更厚、更耐用，並減小了寬度，增大了直徑（52.5 公分（20.7 英寸）），相比好奇號 50 公分（20 英寸）的輪子更重。[14][15]鋁製輪子上覆蓋著用於牽引的夾板和用於提供彈簧支撐的弧形鈦輻條。[16]毅力號攜帶了更大的儀器套件、新的採樣和緩存系統以及改裝後的輪子，這使得它比前輩好奇號重了 17%（好奇號為 899 公斤，而毅力號為 1050 公斤）。此外，毅力號還裝有一個長 2.1 公尺（6 英尺 11 英寸）的五關節機械臂，機械臂上配備了取芯鑽，該設備可以定位在火星車前方的任何位置以採集岩石樣本。

原本作為好奇號備用裝置的多任務放射性同位素熱電發生器(MMRTG)將會作為驅動毅力號的動力。[17]毅力號的發電機質量為 45 公斤（99 磅），使用 4.8 公斤（10.6 磅）的二氧化鈽作為穩定供應的熱源，轉化產生電能。該發電機能夠產生約 110 瓦的電能，預計任務期間將會保持該水平。 此外，毅力號還攜帶兩個鋰離子充電電池在閒時儲能，用於滿足暫時超過 MMRTG 的穩定電力輸出水平時的峰值需求。MMRTG 由美國能源部提供給 NASA ，能夠提供了 14 年的工作壽命。 與太陽能電池板不同，MMRTG 為工程師提供了極大的靈活性，即使在夜間，沙塵暴期間或者冬季都能夠提供穩定的電源，方便工程師們操作毅力號上的科學儀器。[18]

毅力號的計算機使用 BAE RAD750 輻射硬化單板計算機。車載CPU是一顆經過輻射強化的PowerPC，與iMac G3同款處理器[19]。該計算機包含 128 兆字節的易失性 DRAM，運行頻率為 133 兆赫。飛行控制軟體能夠在一個單獨的卡上訪問 4 千兆字節的 NAND 非易失性存儲器。[20]

作為 「火星2020」計劃的一部分，與「毅力號」 同行的還有名為 「機智號」 的實驗直升機。這是一架質量為 1.8 公斤（4.0 磅）的太陽能直升機，將用於測試飛行穩定性以及提供預期 30 天的毅力號勘察最佳行駛路線規劃任務。[21] 除了相機外，它沒有攜帶任何科學儀器。[22][23][24]

儀器

 
「毅力號」上科學儀器安裝位置的示意圖。

基於毅力號的任務目標，初期提出了 60 餘項儀器用於評估[25][26]。2014年7月31日，美國宇航局宣布了毅力號將攜帶的七項科學儀器。[27][28]

  • X射線岩石化學行星儀（PIXL），這是一台X射線螢光光譜儀，用於確定火星表面物質的細微元素成分。[29][30]
  • 火星地下實驗雷達成像儀（RIMFAX），這是一個穿地雷達，用於對不同的地面密度、結構層、埋藏的岩石、隕石進行成像，並探測 10 公尺（33 英尺）深的地下水冰和咸鹽水。RIMFAX 由挪威國防研究機構（FFI）提供。[31][32][33]
  • 火星環境動態分析儀（MEDA），用於測量溫度、風速、風向、壓力、相對濕度、輻射以及塵埃顆粒大小和形狀。它由西班牙天體生物學中心提供。[34]
  • 火星氧氣原位資源利用實驗（MOXIE），用於一項探索性技術研究：嘗試從火星大氣中的二氧化碳（ ）中產生少量的氧氣（ ）。這項技術未來可能擴大規模，用於人類生命支持，或為返回任務製作火箭燃料。[35]
  • 超級相機（SuperCam），這是一套可以從遠處對岩石和風化石進行成像、化學成分分析和礦物學分析的儀器。它是好奇號探測器上的 ChemCam 的升級版，配備了兩台雷射器和四台光譜儀，使它能夠遠程識別生物特徵，評估火星過去的可居住性。洛斯阿拉莫斯國家實驗室、法國天體物理學和行星學研究所（IRAP）、法國航天局（CNES）、夏威夷大學和西班牙巴利亞多利德大學合作開發和製造了SuperCam。[36]
  • Mastcam-Z相機，它可以像雙筒望遠鏡一樣變焦並創建全景和立體圖像，同時還可以確定火星表面的礦物成分和繪製3D地圖。
  • 拉曼螢光光譜儀（SHERLOC），這是一種紫外線拉曼光譜儀，利用精細尺度的成像和紫外線（UV）雷射來掃描環境中是否有宜居有機化合物。[37][38]

此外，還配備一些額外的攝像頭，[39]並首次在火星車上安裝了兩個[40]麥克風，它們在登陸活動中、駕駛時、採集樣品時，都會被使用。[41]

任務

著陸

美國火星探測車「毅力號」（Perseverance），於在美東時間2021年2月18日下午3時55分，成功登陸火星，降落在火星傑澤羅隕石坑（Jezero Crater），並傳回首張火星照片。[42]

毅力號降落火星期間，由空中起重機及探測車拍攝的視頻
 
著陸點和著陸時太空飛行器的殘骸
 
奧克塔維婭·埃·巴特勒著陸場的位置

時間表

參見：火星2020時間軸

樣本採集

參見：火星樣本取回任務
 
噴氣推進實驗室的毅力號任務辦公室裡，展示了樣本管（當時已封裝10個樣本管）

為了完成火星樣本取回任務，毅力號的將會收集和儲存一套岩石和土壤樣本，這些樣品在未來十年內會有後續任務將其取回。

截至 2023 年 10 月，毅力號攜帶的43個樣本管中，已經封裝27個岩石樣本（8個火成岩樣本、12個沉積岩樣本）一個 二氧化矽-膠結 碳酸鹽岩 樣品管[43]、兩個風化層樣品管，一個大氣樣品管[44]，和三個見證管[45]。43個樣本管中有5個見證管，會裝入毅力號探索區域周圍的環境中的氣體與微粒，作為樣本的對照組。[46]

樣本地圖
 
毅力號於首次科學活動中採集的樣本位置圖
 
毅力號採集的樣本位置圖

活動

命名

 
NASA的科學任務理事會副局長Thomas Zurbuchen 於 2020 年 3 月 5 日宣布火星車命名為「毅力號」

NASA科學任務理事會副局長Thomas Zurbuchen在全國K-12學生「命名火星車」競賽的28,000多份提案中選擇了「毅力」這個名字。此名稱由來自維吉尼亞州的七年級學生亞歷山大．馬瑟(Alexander Mather)提出。除了為火星車命名的榮譽之外，馬瑟和他的家人還被邀請到NASA的甘迺迪太空中心觀看火星車從卡納維拉角太空軍基地發射[55]

馬瑟在他的得獎感言中說:

好奇心、洞察力、精神、機會。若仔細思考，我們會發現這些火星探測器的名字都是我們人類擁有的本質。我們總是充滿好奇心，並尋找機會。我們有探索月球、火星和其他地方的精神和洞察力。但是，如果火星車要擁有我們的特質，我們忘了最重要的事情：毅力。作為人類，我們進化為可以適應任何嚴酷情況的生物。我們是探索者，而在去火星的路上會遇到很多挫折，然而，我們可以堅持不懈。我們不只是作為一個國家，而是作為人類，將會永不放棄，憑著毅力堅持到未來。[55]

「把你的名字送到火星」

 
安放在「毅力號」上的名字銘牌

美國國家航空暨太空總署（NASA）發起的「把你的名字送到火星 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）」活動，邀請全世界的人提交他們的名字，用來「乘坐」將來飛往火星的探測器。在毅力號上大約有 10,932,295 人提交了姓名。並通過光刻將名字刻在三個指甲大小的矽晶片上。其中包括美國國家航空暨太空總署在命名競賽中進入決賽的155個名字。該板塊已於2020年3月16日安裝在火星車上。[56]

向醫護人員致敬

毅力號是在新型冠狀病毒期間發射的，這場 2020 年 3 月爆發的疾病對任務產生了影響，為了表達對在疫情大流行期間提供幫助的醫護人員的感激之情，科研人員在毅力號上放置了一塊 8 * 13 公分（5.1 英寸 * 3.1 英寸）的牌子，上面刻有象徵醫療的阿斯克勒庇俄斯之杖。專案經理馬特·華萊士說，他希望前往火星的下一代能夠感激 2020 年的醫療工作者。[57]

 
毅力號上刻有象徵醫療的阿斯克庇俄斯之仗的鋁板

圖片

  •  
    首張彩色照片
  •  
    耶澤羅撞擊坑
  •  
    羅切特岩−毅力號首次採樣成功的岩石 （2021年9月1日）
 
毅力號著陸地點360°全景圖
 
機智號從空中拍攝的耶澤羅撞擊坑，圖的左側為毅力號

探測車圖片

毅力號的自拍照
 
萊特兄弟機場（2021年4月）
 
羅切特岩（2021年9月）
  •  
    毅力號繼承了好奇號的空中吊車系統著陸方式
    （2021年2月）
  •  
    機智號在萊特兄弟機場拍到的毅力號
  •  
    機智號在第11次飛行中拍到的毅力號（2021年8月）
 阿克戎槽溝阿西達里亞平原亞拔山亞馬遜平原阿拉伯高地阿卡迪亞平原阿爾及爾平原克律塞平原塞東尼亞區代達利亞高原埃律西昂山埃律西昂平原蓋爾撞擊坑希臘平原赫斯珀利亞高原霍頓撞擊坑伊卡里亞高原伊希地平原耶澤羅撞擊坑羅蒙諾索夫撞擊坑李奧撞擊坑米蘭科維奇撞擊坑涅瑞達山脈尼羅瑟提斯桌山群諾亞高地奧林帕斯山南極高原普羅敦尼勒斯桌山群太陽高原敘利亞高原坦塔羅斯槽溝群滕比高地塞壬高地塔爾西斯山群烏托邦平原水手號谷北方大平原
 該火星地形圖為可互動圖片，標註了火星表面各著陸器與火星車的位置，圖片不同位置可查看相應信息，點擊將跳轉至相應條目。海拔以不同顏色呈現：白色和棕色表示最高海拔（+12至+8公里）；其次是粉色和紅色（+8至+3公里）；黃色為0公里；綠色和藍色為較低海拔（低至-8公里）。軸線為經緯度；極地地區有標註。
  活躍探測車   不活躍   活躍著陸器   不活躍  未來

參考文獻

  本條目引用的公有領域材料來自美國國家航空暨太空總署的網站或文檔。

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另見

外部連結

 
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