獵兔犬2號

獵兔犬2號

獵兔犬2號是英國一個太空飛行器,是歐洲空間局2003年火星快車號任務的一部分。獵兔犬2號又名小獵犬2號,該名字來自曾兩次跟隨對達爾文遠征的小獵犬號帆船,這兩次遠征促使達爾文形成了進化論。這個登入器也被認為是“獵犬號”,並在後面加上探測器的數字。2004年,它從火星特快車上釋放出來後的第六天,正準備按計畫進入大氣層時,失去了所有的聯繫。2015年1月16日,美國國家航空航天局噴射推進實驗室宣布由火星偵察軌道器拍攝的影像中找到失蹤的獵兔犬2號。

基本信息

項目背景

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獵兔犬2號是由英國公開大學的科林·皮林格教授(Colin Pillinger)為首的英國學術小組與萊斯特大學合作構想出來的。名副其實,它的目的就是為了搜尋火星生命信息,如皮林格教授所說:
獵兔犬2號在19世紀30年代載著達爾文探索世界,並因此使我們對地球生命的認知獲得了一個巨大的飛躍。我們希望獵兔犬2號也能在探索火星生命上取得如此成就。”

北緯10.6°,西經270°,依西迪斯平原一塊巨大平坦的沉積盆地邊界,火星原始高地和北部平原之間的交界處,被選定為著陸點。專家期望登入器能持續工作180天,如果可能,持續一個火星年(687地球日)的工作。獵兔犬2號登入器的任務是探明著陸地點的地質狀況、礦產資源、土壤成分、氧化狀態、大氣的物理屬性、表層土壤分層、收集火星氣象學及氣候學的相關數據等,並尋找可能的生命跡象。 皮林格為設計和建造獵兔犬2號成立了一個聯合團體,主要成員及職責如下:

英國公開大學 ——團隊領導及科學實驗;

萊斯特大學——項目管理、任務管理、飛行操作組、器械管理及科學實驗;

歐洲宇航防務集團——主要工業夥伴;

馬丁貝克——進入、降落、著陸系統;

羅傑克( Logica)——巡航、進入、降落及著陸軟體;

科斯 (SciSys)——地面部分及登入器軟體;

阿伯里斯特威斯大學——機械臂2000年,主要研發工作開始啟動,歐洲宇航防務集團負責項目管理,萊斯特大學負責任務管理,包括相關的發射後操作準備和操作控制中心。

經過廣泛的公眾宣傳並取得資金支持後,設計人員尋求並得到了英國藝術家的參與和認同。任務的呼叫信號由布勒樂隊作曲;校準“小獵犬2”相機和光譜分析儀的'檢測卡片'(校準用片)由 達米恩·赫斯特繪製。

登入操作控制中心(LOCC)設在萊斯特大學的英國國家太空中心,從這裡可以看到如何控制太空飛行器,中心對公眾開放參觀。中心還包括控制獵兔犬2號的作業系統、程式流程分析工具和科學遙測,準備活動序列、通訊系統及地面測試模型所需的虛擬現實工具。地面測試模型由多種不同的獵兔犬2號系統建造,這些數據收集起來形成一套完整的登入電子信息。地面測試模型幾乎是不停的運行各種工程和科學命令,以此來檢測著陸順序,驗證所搭載的軟體。

太空飛行器和子系統

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獵兔犬2號有一個設計為著陸後可展開的機械臂作為可調承載台(PAW)。可調承載台包括一對立體相機、一個(6微米解析度)的 顯微鏡,穆斯堡爾頻譜學儀器, 一個X光譜分析儀,一個收集岩石樣本的鑽頭和照射燈。岩石樣本由可調承載台送到質譜儀中,登入器內置的氣體色譜儀——氣體分析儀(GAP),可以測量不同同位素的相對比例。因為眾所周知,碳是生命的基本元素,這些分析可以揭示樣本中是否有生命曾經存在的跡象。

此外,獵兔犬2號還配備了一個由機械臂放出的小 鼴鼠(行星淺地工具,(PLUTO)),它安裝了一個可壓縮彈簧裝置,可以讓“鼴鼠”以每秒20毫米的速度在地表移動,探查地表,並用頂端的凹腔收集地表下的土壤樣本。鼴鼠與登入器之間通過有線電纜連線,並將所收集的樣本通過電纜送回登入器。 登入器的外形看起來像是一隻很淺的碗,直徑1米寬,深0.25米。登入器的外表面是以鉸接的形式摺疊起來的,裡面是一支超高頻天線和0.75米長的機器臂、科學設備等。主體裡也包含了電池、通訊設備、電子設備、中央處理器,加熱器和附加荷載設備(輻射和氧化探測器)等。登入器的蓋子是4片暴露在外未摺疊的太陽能板。登入器發射時總計69公斤,但實際登入重量約33.2公斤。 地面部分來自於歐洲空間總署,軟體核心是SCOS2000。為遵循低消費的原則,控制軟體的原型來自於筆記本電腦。

任務信息

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“火星特快車”在世界標準時間2003年6月2日17:45發射於拜科努爾。獵兔犬2號裝在火星特快車的頂端平台。

2003年12月19日8:31,登入器由快車發射至飛向火星的彈射軌道。

12月25日獵兔犬2號發射6天后,按計畫,要以20000公里/小時的速度進入火星大氣層。登入器外覆蓋著塗有NORCOAT(一種由 EADS生產的燒蝕材料)的隔熱罩,來抵禦進入大氣層時的熱量。按火星探路者所經歷的熱流來說,火星大氣層中炙熱氣體產生的輻射和壓力最高點估計可達100 W/cm²左右。

在火星大氣層中降落後,降落傘被打開,到離地1公里的高度,巨大的氣囊開始充氣,將登入器包起來,減輕著陸時的衝擊力。

著陸時間預計在世界時12月25日02:45(歐洲航天局時間12月24日21:45)。著陸後氣囊減壓,登入器的頂部打開。此時,應該向火星特快車發一次信號,當地時間的早晨會再發一次,以此證明獵兔犬2號成功著陸並渡過在火星上的第一個夜晚。立體相機和一個彈出式鏡子將拍攝著陸地點周圍的全景圖像,然後登入器的機械臂展開。機械臂會用各種裝備採取樣品並儲存起來以便日後研究,“鼴鼠”也開始工作,在以登入器3公里為半徑的範圍內掃描地面,挖取岩石下的土壤樣品進行分析。

英國政府在獵兔犬2號上花費了超過2千2百萬英鎊(4千萬美元),剩下的4千4百萬英鎊(8千萬美元)來自私人投資。

任務過程

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雖然“小獵犬2”被成功的從母船火星特快車發射出來,但成功登入的訊息卻一直沒能得以證實。確認信息應該在2003年12月25號傳來,獵兔犬2號應當聯繫早已在軌道上的美國國家航空航天局2001火星奧德賽號,然而接下來的幾天,卓瑞爾河岸天文台的洛弗爾望遠鏡也沒能收到獵兔犬2號的信號。工作組說,他們仍然“滿懷希望”的期待發現返回信號。

2004年1月到2月,火星特快車一直多次試圖聯繫“小獵犬2”。第一次嘗試開始於2004年1月7日,以失敗告終。雖然一直進行頻繁嘗試,但最有希望取得成功的是1月12日那天,獵兔犬2號預設為會被剛好飛過正上方的火星特快車探測器發現。然而直到2月2日,探測器要轉為自動發射的後備模式時為止,也未能同獵兔犬2號建立任何形式的通訊聯繫。目標著陸地區的中心的照片顯示此處有一個火山撞擊坑,有人認為也許是登入器的停靠地點剛好在撞擊坑壁形成的陰影中,所以發射的信號無法傳送,但後來的高精度照片否認了這一假設。

2004年2月6日,“小獵犬2”管理委員會宣布確認“小獵犬2”失蹤。2月11日,歐洲航天局宣布要對“小獵犬2”任務的失敗進行調查。火星任務失敗是很正常的。在2006年,向火星的37次發射中,只有18次成功了。參見Mars Curse。

2005年12月20日,皮格林教授公布了一些來自火星全球探勘者號的圖片,他認為獵兔犬2號落在降落點Isidis Planitia的一個火山口中,據稱,這張模糊圖片上的主降落點有一個黑斑,不遠處,“小獵犬2”的太陽能板已經展開,被一堆泄氣的氣囊包裹著。2007年2月, 火星勘測軌道飛行器的高精度相機發現這塊地其實是空的。

歐洲航天局調查報告

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2004年5月,委員會將“小獵犬2”的調查報告提交給了歐洲航天局和英國科學大臣Lord Sainsbury。 最初,這個報告被列為機密檔案,後經過19份書面申請要求,報告終於公布於眾。David Southwood教授,歐洲空間局科學部負責人,提出了四種可能的失敗原因:

獵兔犬2號進入了科學家們完全沒有預計到的大氣層,很快就燃燒完了;

也或許是被“反彈回太空中”,因為大氣中塵埃的成分分布不同,其溫度和密度也完全不同;

探測器的降落傘或緩衝氣囊沒有在正確的時間打開,或根本沒有打開;

獵兔犬2號的後殼與降落傘絞在一起,使得降落傘沒能正確打開,獵兔犬2號在地表被氣囊和降落傘裹住了,沒法打開。

2005年2月,根據英國下議院科學與技術特別委員會的建議,報告公布於眾,萊斯特大學獨立出版了任務細節報告,包括可能的失敗模式,和一本《前車之鑑》的小冊子。

尋獲

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2015年1月16日,在杳無音訊長達11年之後,英國航天局16日發布聲明稱,通過衛星圖像,在火星表面發現了十餘年前失聯的“獵兔犬2號”火星著陸器。通過美國宇航局的火星勘測軌道飛行器(MRO)拍攝的衛星圖像,科學家終於發現了這一失蹤超過十年的著陸器的“確鑿證據”。圖像顯示,“獵兔犬2號”“部分部署”在了火星表面,獵兔犬2號成功著陸但太陽能板未全部展開,因通信天線在太陽能板下面,故歐洲空間局無法和小獵犬2號建立通訊。

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