[科普中國(guó)]-火星觀測(cè)者探測(cè)器

任務(wù)概況

火星觀測(cè)者探測(cè)器是美國(guó)研制和發(fā)射的火星探測(cè)器。20世紀(jì)80年代后期制定計(jì)劃。1992年9月25日用大力神火箭將這個(gè)探測(cè)器發(fā)射。這個(gè)探測(cè)器是美國(guó)火星探索計(jì)劃三部曲中的第一步。其目的是觀測(cè)研究火星地形、引力場(chǎng)、表面元素和礦物特性、大氣環(huán)流特性、火星塵埃和揮發(fā)物質(zhì)的時(shí)間和空間分布，繪制火星四季氣候圖。它另外一組重點(diǎn)任務(wù)是為未來(lái)不載人或載人飛行器選擇降落區(qū)?；鹦怯^測(cè)者探測(cè)器采用了泰羅斯氣象衛(wèi)星使用的結(jié)構(gòu)。該探測(cè)器重2487千克，上面帶有8種儀器，包括火星觀察照相機(jī)、伽瑪射線分光計(jì)、熱輻射分光計(jì)、大氣壓力調(diào)制紅外輻射計(jì)、激光測(cè)高計(jì)、磁場(chǎng)計(jì)、電子計(jì)和數(shù)據(jù)中繼裝置。大力神3號(hào)運(yùn)載火箭將火星觀測(cè)者號(hào)送入地球軌道后，利用上面加裝的轉(zhuǎn)移軌道推進(jìn)器將其送入環(huán)繞火星的軌道。它在近一年的飛行之后，將進(jìn)入火星的太陽(yáng)同步軌道。火星觀測(cè)者探測(cè)器在還沒有達(dá)到火星之前，不幸丟失了，從而導(dǎo)致這項(xiàng)計(jì)劃失敗。 2

主要性能參數(shù)“火星觀測(cè)者”質(zhì)量為1018kg，長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，尺寸為2.1mX1.5mX1.1m。采用三軸穩(wěn)定，由地平儀、星敏感器、陀螺儀、加速度計(jì)以及多個(gè)太陽(yáng)敏感器提供姿態(tài)信息，并通過4個(gè)反作用輪和推力器實(shí)現(xiàn)指向控制。推進(jìn)系統(tǒng)包括8個(gè)雙組元推進(jìn)器和16個(gè)單元肼推進(jìn)器。其中總推力490N的4個(gè)雙組元推進(jìn)器用于巡航機(jī)動(dòng)和火星軌道進(jìn)入機(jī)動(dòng)等，另外4個(gè)22N雙組元推力器、8個(gè)4.5N和8個(gè)0.9N單元肼推力器用于姿態(tài)控制和軌道微調(diào)。通信采用X頻段，裝有1副1.5m直徑高增益拋物面天線、6副低增益天線和l副中增益天線。電源系統(tǒng)包括總功率1147W的太陽(yáng)翼(面積26平方米)和2個(gè)42A·h的鎘鎳蓄電池組。有效載荷包括成像系統(tǒng)、熱發(fā)射光譜儀、壓力調(diào)節(jié)紅外輻射計(jì)、激光高度計(jì)、磁強(qiáng)計(jì)、電子反射計(jì)、γ射線光譜儀和無(wú)線電科學(xué)裝置。1

科學(xué)目標(biāo)美國(guó)國(guó)家航空航天局的“火星觀測(cè)者”的任務(wù)是觀測(cè)者系列行星任務(wù)中的第一個(gè)，設(shè)計(jì)目的是研究火星的地質(zhì)科學(xué)。這一任務(wù)的最初科學(xué)目標(biāo)是：(1)確定火星表面全球的元素和礦物的特征；(2)勾畫火星全球的地形以及重力場(chǎng)；(3)確立火星磁力場(chǎng)的性質(zhì)(4)確定火星揮發(fā)物(容易蒸發(fā)的物質(zhì))的時(shí)間與空間的分布狀態(tài)、豐沛程度、來(lái)源、沉淀物以及基于季節(jié)周期的塵埃；(5)探索火星大氣層的結(jié)構(gòu)和循環(huán)。3

有效載荷火星觀測(cè)者探測(cè)器上裝有的8種科學(xué)儀器是用來(lái)對(duì)火星進(jìn)行全面的、徹底的測(cè)量和考察的。

1.火星觀察照相機(jī) 用于拍攝高分辨率的火星照片,可拍攝三種分辨率的照片,最低的分辨率(7.5千米/相元)用于拍攝氣象云圖;中分辨率(240米/相元)用于一般繪圖和監(jiān)視火星這一年里發(fā)生的變化;高分辨率用于對(duì)特殊有興趣的區(qū)域進(jìn)行拍攝。4

2.伽瑪射線分光計(jì) 用于測(cè)量火星表面的伽瑪射線輻射,以保證能檢測(cè)到火星表面元素的構(gòu)成,還有水和二氧化碳冰。

3.熱輻射分光計(jì) 用來(lái)分析紅外輻射,以了解火星表面礦物質(zhì)的含量。

4.大氣壓力調(diào)制紅外輻射計(jì) 用于測(cè)量火星大氣邊緣的紅外輻射和大氣壓力、溫度、水蒸氣及灰塵的含量。

5.激光測(cè)高計(jì) 用于測(cè)量探測(cè)器的軌道高度,其精度可達(dá)幾米。4

6.磁強(qiáng)計(jì)和電子反射計(jì) 用于尋找并測(cè)量火星上是否存在著一個(gè)非常微弱的磁場(chǎng)以及火星表面巖石存在的磁場(chǎng)。

7.數(shù)據(jù)中繼裝置該裝置 向火星表面不同地點(diǎn)釋放9個(gè)穿透機(jī)和小型著陸裝置,然后將這些著陸裝置發(fā)出的無(wú)線電信號(hào)中繼到地球。如果火星觀察者探測(cè)器能夠?qū)⑺娘w行延長(zhǎng)到1997年的話,那么,當(dāng)1996年俄羅斯發(fā)射的火星探測(cè)器到達(dá)火星軌道時(shí),該火星中繼裝置便將獲得的火星數(shù)據(jù)中繼到俄羅斯的火星探測(cè)器上。4

評(píng)價(jià)如果專家們對(duì)排除故障所采取的措施不能奏效的話,火星觀察者探測(cè)器便無(wú)法正常運(yùn)行,將是美國(guó)自1967年7月17日射勘測(cè)者4號(hào)進(jìn)行行星際航行來(lái)的第一次失敗。盡管如此,觀察者探測(cè)器仍然代表了人類火星觀察的新階段,它的復(fù)雜科學(xué)儀器達(dá)到了一個(gè)新的水準(zhǔn)。4