美國“鳳凰”號探測器:據稱，“鳳凰”號在火星表面著陸的成功率並不高。據 -百科知識中文網

【編者按】

人類對我們居住的地球以外的外太空始終充滿了好奇。

作為當今世界軍事、經濟、科技、政治的超級大國，美國的科技一直引領世界潮流。

2008年5月25日，美國發射的鳳凰號火星探測器成功著陸火星，對其進行探測。

“鳳凰”號探測器簡介

“鳳凰”號於2007年8月從美國佛羅里達州卡納維拉爾角發射，經過4.22億英里的長途跋涉才來到火星。按計畫，

鳳凰號將在火星實施為期90天的探測任務，以對這個紅色星球之前尚未探測過的北極地區展開勘測，據認為此處可能有大量冰藏在地表下面。“鳳凰”號缺乏探測外星生命跡象的工具，不過，它將研究冰是否融化過，尋找北極永凍土中有機化合物的蹤跡，以確定生命是否曾經在此出現過。
“鳳凰”號的著陸地點設在緯度同地球格陵蘭或阿拉斯加州北部相當的廣闊淺谷。與利用安全氣囊反彈到降落地點的姊妹火星漫遊者“勇氣”號和“機遇”號不同，這顆著陸器是利用反衝火箭下降，能更加準確地降落在預定地點。這種推進降落方法也更適用於更加沉重的飛船降落，美國宇航局需要利用這種方法支持可能的人類火星探索。據稱，“鳳凰”號在火星表面著陸的成功率並不高。從歷史上來看，55%嘗試著在火星表面降落的努力都以失敗而告終，而“鳳凰”號利用的著陸方法已經有32年沒有嘗試過。
成功著陸後，重約772磅(約合350公斤)的“鳳凰”號將在原地等候15分鐘，待著陸掀起的塵埃物質落定，它將展開太陽能電池板，升起氣象天線桿，將周圍環境的第一批照片傳回地面。在接下來的幾個火星日，“鳳凰”號將檢查機載儀器，伸展機械臂鏟起第一堆火星土壤樣本。一個火星日約比地球上的一天長40分鐘。在度過第10個火星日之前，“鳳凰”號將進入“挖掘”階段，每天有兩小時用來挖土壤，這個階段預計將占據此次任務的絕大部分時間。
“鳳凰”號的設計壽命為90天，儘管科學家表示，“鳳凰”號的使用壽命可能會延長一個月左右，在晚夏或初秋繼續看到它的身影，不過它在火星上探測的時間絕對不會有“勇氣”號和“機遇”號那么長。這是因為“鳳凰”號上的太陽能電池板不能產生足夠多的能量，令其安然度過火星冬天。阿韋德森說：“它的三隻腳會深深嵌入地下，上面沾滿乾冰，太陽又會在地平線以下。”言下之意，“鳳凰”號不能通過太陽能電池板獲取大量能量。

鳳凰號揭秘

　
在開展探測任務之前，“鳳凰”號火星車必須先要在瀰漫著塵埃物質的火星表面成功著陸，火星向來以吞噬人造探測器著稱。各國共向火星發射了15個探測器，但迄今只有5個著陸成功。美宇航局火星探測項目的主管道格·麥克奎斯遜在宇航局總部表示：“火星經常向你扔出曲線球，誤導你的判斷。”
“鳳凰”號火星探測器是在美宇航局前兩次失敗的火星探測計畫的基礎上“重裝上陣”的。美宇航局將使用德爾塔2型火箭在佛羅里達州卡納維拉爾角發射“鳳凰”號火星探測器，發射時間定為8月3日，發射窗持續3周，預計飛行4.23億英里(約6.8億公里)，於2008年5月抵達火星。與“機遇”號和“勇氣”號兩個孿生探測器在火星赤道漫遊不同，“鳳凰”號探測器將暫避於某處，使用長長的機械臂對火星的永久凍結帶土壤進行採樣研究，以確定火星表面土壤下是否含有適合微生物生存的冰凍水。
“鳳凰”號的設計很獨特，有三條腿支撐，機械臂長20英尺，由鋁和鈦兩種材料製成，工作起來像一台反鏟挖土機，一鏟下去能在火星上挖出20英寸深的溝，接著鏇轉就能將土壤樣本取出。儘管“鳳凰”號缺乏探測火星過去或當前生命形式的工具，不過科學家仍然希望它能揭開火星北極圈是否含有適合微生物生存的跡象之謎。
　　找齊火星生命三要素
按計畫，“鳳凰”號在飛行10個月之後到達火星，在火星北部平原開始其三個月的探測活動。如果任務取得圓滿成功，這將是在“海盜”號探測任務之後時隔30年機器人首次在火星表面以下鑽孔。著陸後，“鳳凰”號將在其微型火爐中加熱火星土壤樣本，研究其化學構成。“鳳凰”號火星任務首席科學家、亞利桑那大學的彼得·史密斯博士表示，“鳳凰”號能夠檢測有機物的存在，不過它不能分辨出裡面是否存在DNA或蛋白質。
“鳳凰”號著陸地點之所以選擇在北極點，是因為以前的探測器曾發現冰凍水潛伏於火星地表之下的證據。有科學家認為火星上一個寬30英里左右的淺灘可能是古代海洋遺留下來的。但是，“鳳凰”號將會尋找已經存在10萬年的液態水的證據，現如今，乾涸的火星表面沒有液態水，“鳳凰”號的任務就是探測地下冰是否已經融化，創造了更為潮濕的環境。
科學家一般認為，融化的冰水以及有機物質和穩定熱源是生命存在的三要素。為了避免“鳳凰”號無意之中將地球有機物帶到火星，技術人員在準備探測器發射時必須多加小心。“鳳凰”號已經過乾熱處理和精確清洗，使其表面微生物數量降至最低。另外，作為防污染的舉措之一，它的機械臂還被封存於特殊材料之中。
造價只是孿生探測器的一半
“鳳凰”號探測器是美宇航局“偵察”計畫的第一個任務，即利用小型太空探測器研究火星的計畫。“鳳凰”號由美宇航局下屬噴氣推進實驗室負責管理，造價4.2億美元，幾乎是造價8.2億美元的“機遇”號和“勇氣”號的一半，這兩個孿生探測器於2003年發射，目前仍在火星上漫遊。
“鳳凰”號探測器的名稱有著特殊含義，美宇航局希望它能在以前任務失敗的基礎上，完成鳳凰涅磐般重生。“鳳凰”號原計畫作為“火星奧德賽”探測器於2001年一同飛向紅色星球，不過因為擔心發射日程安排過於緊密會適得其反，於是在1999年取消了發射計畫，“火星奧德賽”探測器最後隻身前往火星。
主要使命完成後變身氣象站
人類對火星的探測並非一帆風順。1998年發射的“火星氣候探測器”因洛克希德-馬丁公司和美宇航局在度量單位上出現錯誤，結果在靠近火星時被燒成灰燼。而美宇航局次年發射的“火星極地著陸器”在火星南極點著陸時，因火箭發動機提前關閉，從此下落不明。這兩個探測器的殘骸迄今尚未被發現。
“鳳凰”號探測器由洛克希德·馬丁公司製造，攜帶了類似於“火星極地著陸器”探測任務所搭載的一些科學儀器。據噴氣推進實驗室項目主管巴里·戈爾茨坦介紹，工程師們在過去四年對“鳳凰”號進行了嚴格測試，“以將這套系統可能遭遇到的一切故障提前排除。”如果“鳳凰”號能順利完成其主要探測任務並倖存下來的話，隨後它將變成一個氣象站，用於收集有關火星大氣層的數據。

“鳳凰”號火星探測器任務

　在火星地表之下“探冰”
項目專家介紹說，“鳳凰”號在2008年5月25日火星北極圈一處平原的永久凍土地帶著陸，之後利用先進的

鋁鈦合金機械挖掘臂等7種儀器開展各種探測，如在火星地表之下“探冰”，尋找火星過去甚至現在可能存在某種生命形式的新線索，以及觀測火星北極氣候循環模式等。
“鳳凰”號的設計探測使命為3個月，整個項目耗資約4.2億美元。這是美國宇航局名為“偵察”的低成本火星探測計畫發射的第一個探測器。如果“鳳凰”號成功在火星著陸並展開探測活動，這將是自30年前“海盜”號火星探測器在火星上鑽孔探測之後，人類探測器再次將探測範圍延伸到火星地表之下。
“鳳凰”號與目前在火星上經歷塵暴考驗的美國勇氣號和機遇號火星車風格迥異。2004年登入火星的這對孿生火星車，作業方式是在火星靠近赤道區域的表面漫遊，而“鳳凰”號將會採取在火星北極地區“蹲點”的方式，固定在一個地方不動。

欲揭示火星冰凍水來源
此前的火星探測結果表明，這顆紅色星球如今雖然乾燥、貧瘠，但遠古時期很可能遍布河流與海洋。科學家相信，火星上很可能有過某種形式的生命存在。
2002年，美國“奧德賽”號探測器曾在火星北緯65度以北發現大範圍凍水層存在的證據。“鳳凰”號就是奔著這片凍水層而去。
科學家猜測，凍水層可能是火星遠古海洋的冰凍殘留物，也可能是火星大氣層中的水蒸氣散播到地表之下形成的，或者是遠古巨大冰原後退時遺留下來的。
人類發射的火星探測器迄今均未在火星乾旱的表面發現水存在的痕跡。“鳳凰”號“探冰”的一個重要目的，是探測火星極地的地下冰是否存在融化並創造出一個濕潤的“地下小環境”的可能。
科學家通常認為，水、有機材料加上穩定的熱源，是支撐生命存在的基礎條件。

“鳳凰”號探測器科技優勢

美國“鳳凰”號探測器已成功在火星上著陸。按照設計，它將利用攜帶的7件“武器”，在火星北極附近區域探尋可能存在的冰層以及適宜生命存在的環境。這7件武器是：

一、機械挖掘臂。它長達2.35米，可以挖到火星地表之下半米深的土壤，並將樣本遞送到兩台分析儀器中。

二、機械臂照相機。它安裝在機械臂末端的挖掘鏟上，可以拍攝土壤以及土壤中凍的特寫圖像。

三、熱量和釋出氣體分析儀。它可將土壤樣本加熱，並測量隨著溫度上升，樣本中水蒸氣、二氧化碳及揮發性有機物的變化。

四、顯微鏡以及電化學和傳導性分析儀。顯微鏡主要用於分析礦物顆粒樣本，電化學分析儀用於分析一些化學特性，如是否有溶解的鹽分存在、土壤酸鹼度等。位於機械臂上的傳導探測器則可以檢查土壤的熱量及電傳導特性。

五、立體照相機。它可拍攝著陸位置地形的高清晰度、彩色、立體圖像。

六、氣象儀。它由加拿大宇航局提供，可以監測火星大氣層的塵埃、溫度等變化。

七、火星降落成像儀。它可在著陸時動態拍攝火星著陸位置的地質情況。(記者張忠霞)

——來自《人民網》

鳳凰號點火升空後關鍵過程

美國宇航局於2007年8月發射鳳凰號火星探測器，鳳凰號將飛行約6.8億公里，於2008年5月在火星北極軟著陸，它將在火星挖掘土壤，以了解當地環境是否適合生物生存。以下為鳳凰號點火升空後的關鍵步驟

T-00分00秒
發射升空

“美國發射聯盟”的德爾塔 2型火箭的一台主發動機和兩個微調推進器在發射前一刻啟動。6台地面起動的捆綁式固體火箭發動機在 T-0 點火， “鳳凰”號火星探測器開始發射。

T+01分03秒1
地面起動固體火箭發動機燃燒

這 6台由阿聯特技術系統有限公司生產的地面起動固體火箭發動機的推進劑耗盡並燃燒。

T+01分05秒5
空中啟動地面起動點火

綁在德爾塔 2型火箭一級段的剩餘三個固體火箭發動機點火。

T+01分06秒0
丟棄地面起動固體火箭發動機

6台燃料耗盡的地面起動固體火箭推進器以3個為一組丟進大西洋。

T+02分11秒5
丟棄空中起動固體火箭發動機

燃料用盡之後， 3個完成使命的空氣啟動固體火箭推進器向大西洋方向彈射出去。

T+04分23秒3
主發動機熄火

在消耗完 RP-1 燃料和液氧之後， Rocketdyne RS-27A 一級段主發動機關閉。微調發動機不久之後也熄火。

T+04分31秒3
一級火箭分離

德爾塔火箭一節段完成使命，現在開始分離。它將落入大西洋。

T+04分36秒8
二級火箭點火

一節段火箭丟棄之後，德爾塔火箭二節段接過接力棒。 Aerojet AJ10-118K 液體燃料推進發動機第一次點火加熱，推動“鳳凰”號探測器繼續向高處飛行。

T+05分03秒0
丟棄有效載荷整流罩

安裝在德爾塔 2型火箭上、用於保護“ 鳳凰”號探測器的直徑 9.5 英尺的有效載荷整流罩在上升期間一分為二。

T+09分20秒5
二級火箭第一次熄火

二節發動機在以 28.5 度傾角到達 86.4X96.5 海里的軌道之後關閉，完成其第一個發射點火任務。德爾塔 2型火箭及綁在其上的“鳳凰”號探測器現在處於二節火箭重新點燃之前的滑行階段。

T+73分47秒2
二級火箭重新啟動

德爾塔 2型火箭的二節發動機再次點燃，使有效載荷加速飛行。

T+76分02秒3
二級火箭第二次熄火

在以 28.5 度的傾角到達 87.7 X 13,128.1 海里的軌道之後，二節火箭完成使命關閉。在接下來的一分鐘，德爾塔 2型火箭一側的微型推進器將會被點燃，推動“鳳凰”號準備好同二節火箭分離。

T+77分05秒5
二級火箭分離

液體燃料推進的二節火箭與德爾塔 2型火箭的剩餘部分完全脫離。

T+77分42秒8
三級火箭點火

Thiokol公司的星辰-48B型固體燃料三節發動機點火，驅動“鳳凰”號探測器離開地球軌道。

T+79分10秒3
三級火箭熄火

在耗盡所有液體推進劑之後，三節火箭燃燒，“鳳凰”號探測器發射順序的動力階段完成。

T+84分10秒3
“鳳凰”號探測器分離

美宇航局 “鳳凰”號探測器同三節火箭分離，開始向紅色星球飛去，為期 9個月。

鳳凰號相關問答

　問題一：為什麼叫“鳳凰”號？
答：科學家之所以用神話里浴火重生的鳳凰為其命名，是因為該探測器脫胎於美國宇航局以前一個夭折的火星探測項目，其中的許多組件被再次利用成為“鳳凰”號的基本構架。科學家希望“重生”的“鳳凰”號能在火星探測中獲得更多重大新發現。
問題二：“鳳凰”號要做什麼？
答：2002年，美國“奧德賽”探測器曾在火星北緯65度以北地區發現存在冰凍層的證據。科學家希望“鳳凰”號能幫助他們看清這片冰凍層的真面目，分析冰凍層是否曾融為液態水。此外，藉助“鳳凰”號挖掘的火星土壤樣本，科學家也可分析土壤中是否存在有機化合物。從水和有機化合物這兩條線索中，科學家就能進一步推斷火星現在或者以前的環境是否適宜生命存在。
　　問題三：“鳳凰”號與火星車有何不同？
答：“鳳凰”號靠3條“腿”支撐身體，不能移動，著陸後在原地“蹲點”開展探測活動。而火星車顧名思義是一輛“車”，可四處開動進行探測。
　　問題四：“鳳凰”號的著陸方式有何特殊之處？
答：美國的“勇氣”號和“機遇”號火星車之前在火星著陸時使用安全氣袋作保護，在火星表面彈跳並停穩下來，然後氣袋打開，火星車開動。“鳳凰”號則採用“軟著陸”方式。它在進入火星大氣層時，依靠與大氣的摩擦和釋放降落傘來一次大減速，時速從2萬公里驟降至8公里，快接近地面時再通過推進器點火制動進一步減速，最終穩穩落在火星表面。這也是自1976年“海盜1號”和“海盜2號”探測器登入火星以來，美國再次成功實現火星探測器的制動減速著陸。