JBO,雷火娱乐入口,UC8

來源：互聯(lián)網(wǎng)

勇氣號火星探測器，又名勇氣號火星車（英文名：Spirit），是美國航空航天局研制的探測器，屬于美國火星探測漫游者計劃，姊妹車輛為機遇號火星探測器。

勇氣號于2003年6月10日發(fā)射升空，于2004年1月3日在火星表面成功著陸。登陸地點位于古瑟夫撞擊坑(Gusev Crater)，這里曾經(jīng)可能是湖泊地區(qū)。勇氣號在火星上運行了6年77天，比原計劃的90個火星日任務(wù)時間長20多倍。它記錄了7.73公里的行駛里程。2011年3月22日勇氣號失去聯(lián)絡(luò)，2011年5月25日，NASA在最后一次嘗試聯(lián)絡(luò)后結(jié)束勇氣號的任務(wù)。

勇氣號是第二代火星探測車，長1.6米、寬2.3米、高1.5米，185千克，具有立體視覺能力，自動導(dǎo)航系統(tǒng)能讓火星車越過障礙物。搭載全景相機、微型熱輻射光譜儀、磁陣列、α粒子X射線光譜儀、穆斯堡爾光譜儀等探測設(shè)備。攝像機安裝在高5英尺（1.5米）的桅桿上，可提供360度的兩眼類人地形視圖。機械臂像人的手臂一樣移動，有肘部和手腕，可以將儀器直接放置在感??興趣的巖石和土壤目標(biāo)上。手臂的機械“手”握著一個微型相機，其用途與地質(zhì)學(xué)家的手持放大鏡相同。巖石鉆磨工具就像地質(zhì)學(xué)家的石錘，可以暴露巖石的內(nèi)部。

勇氣號找到大量證據(jù)證明干燥寒冷的火星在過去曾經(jīng)擁有宜居環(huán)境。再次證實火星上有水。勇氣號也幫助人類探索開辟了一條道路，保留了火星溫度、太陽輻射和大氣塵埃變化的詳細(xì)日志，對于設(shè)計載人登錄火星的航天服和車輛至關(guān)重要。

研發(fā)歷程

任務(wù)背景

自古以來，人類對火星和火星上的生命充滿無限遐想，火星探測也基本是圍繞著“生命”這一主題展開。其擁有與地球相近的自轉(zhuǎn)周期和自轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸傾角、約-40℃的表面平均溫度和稀薄的大氣層，被人們稱為“地球姊妹星”。

美蘇之間的空間技術(shù)領(lǐng)域一直進(jìn)行著激烈角逐。其中以戰(zhàn)略武器方面的競爭尤為突出。美國從60年代開始，為了保持長期、穩(wěn)定的戰(zhàn)略威懾優(yōu)勢，部署了受到第一次打擊之后還能進(jìn)行有效報復(fù)的核進(jìn)攻力量。為了保持空間技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)先地位，美國實施了一系列廣泛的、資金充足的計劃。

1972年，美國“水手9號”到達(dá)火星，成為了火星第一顆人造衛(wèi)星。1996年12月7日，美國的“火星環(huán)球勘測者號”探測器發(fā)射升空，這枚探測器持續(xù)運作了10年，最后在2006年11月5日失去聯(lián)絡(luò)信號，是最成功的天問一號之一。1997年7月4日，在火星阿瑞斯平原著陸的美國“火星探路者”飛船釋放火星探測車。

任務(wù)規(guī)劃

2003年美國航空航天局（NASA）開始了新的計劃，發(fā)射“雙胞胎”火星漫游車。這兩輛火星漫游車的官方正式名稱為火星探測漫游者，代號MER（英文縮寫），兩車分別代號MER-A和MER-B。

2002年11月4日，美國航空航天局與玩具公司樂高協(xié)作，舉行“為火星漫游車命名”的競賽。近萬人參加了這項活動。美國亞利桑那州的9歲女孩索菲·科利斯成為優(yōu)勝者。兩車分別命名為勇氣號和機遇號火星探測器。

任務(wù)經(jīng)歷

登陸火星

2003年6月10日，勇氣號搭乘德爾塔2火箭從佛羅里達(dá)州卡納維拉爾角順利升空，采用了一條長達(dá)200余天的漫長霍曼轉(zhuǎn)移軌道前往火星，并在2004年1月3日抵達(dá)。

勇氣號選擇氣囊彈跳方式著陸，當(dāng)降落傘脫離后，采取火箭反推方案進(jìn)行減速和懸停確定著陸地點。此時著陸器又分成兩個部分，一部分?jǐn)y帶有反沖火箭和燃料罐，另一部分則將火星探測車折疊后牢牢包裹在巨大的氣囊中。著陸器確定好著陸區(qū)域后，將氣囊彈出并用繩索牢牢吊住，穩(wěn)步下降命令下達(dá)后繩索斷裂。氣囊在距離火星地表數(shù)米處釋放，隨后在地面經(jīng)過多次彈跳后穩(wěn)定下來。巨大氣囊內(nèi)部有平衡設(shè)備，能保證氣囊停止后折疊的火星車跟地面保持正確的姿態(tài)，隨后氣囊打開，火星車緩緩展開并駛出。2004年1月3日，勇氣號火星探測器在火星表面著陸，向地球發(fā)回了一系列火星表面照片。

探測火星

勇氣號火星探測器在登陸后至離開登陸艙前，在登陸艙平臺上逗留了12天，進(jìn)行設(shè)備自檢并拍攝了一些高清晰度的火星照片。這比計劃延長了數(shù)日。因為一個緩沖氣囊擋住了它的原定出路。控制人員用數(shù)天時間，指揮火星探測車分三步完成。大轉(zhuǎn)身，從另一個斜坡式的踏板駛下登陸艙，完成了真正的登陸。2004年1月5日，美國航宇局公布了勇氣號火星車拍攝的首張火星立體全景黑白照片，照片中部偏左有一個直徑約9m的圓形凹地，勇氣號項目工作人員熬夜睡眠不足，因此把這塊凹地命名為睡眠谷并確定它成為勇氣號的首個考察目標(biāo)。1月10日，美國航宇局宣布，勇氣號已首次測量了火星上的溫度。并把測量數(shù)據(jù)發(fā)回了地球。負(fù)責(zé)分析數(shù)據(jù)的一位科學(xué)家說，火星上的巖石溫度要比由細(xì)小顆粒構(gòu)成的物體溫度低。那里白天最高溫度約為5攝氏度，最低溫度約為零下15度。

2004年1月21日，當(dāng)美國航空航天局的深空網(wǎng)絡(luò)失去聯(lián)系時，勇氣號遇到問題。由于閃存子系統(tǒng)出現(xiàn)問題，進(jìn)入故障模式。幸運的是，控制器能夠重新格式化閃存并發(fā)送軟件補丁（以防止內(nèi)存過載）；同年1月22日，勇氣號磨削了一塊名為阿迪朗達(dá)克的巖石表面，對巖石裸露內(nèi)部的調(diào)查使科學(xué)家們對火星土壤的成分有了一定的了解；同年2月7日，勇氣號火星車成功地在一塊玄武巖類火星巖石上鉆出一個小洞，這是人類火星探測史上的首次巖石鉆孔，勇氣號花費3小時用機械臂上的打鉆機鉆入巖石，進(jìn)行內(nèi)部探測；同年2月21日，勇氣號火星車機械臂伸到火星表面的一道淺溝里，尋找火星上是否曾經(jīng)有水存在的線索；同年2月26日，勇氣號拍攝到地球照片。

2005年，勇氣號開始慢慢地越過巖石和沙地，向丈夫山（Husband Hill）移動；同年3月，沙塵暴的經(jīng)過，掃走了勇氣號太陽能電池板頂部的灰塵，使勇氣號的電力從60%增加到93%，延長了任務(wù)的壽命；同年9月29日，勇氣號到達(dá)了丈夫山的山頂，勇氣號拍攝到謝夫隕石坑的360度真實彩色全景圖。

2006年初，火星探測車被引導(dǎo)至麥庫爾山的北壁，裝備在接收到陽光，保持在冬季維持運行。期間，因為前輪停止工作，前往麥庫爾山的旅程被取消。

2007年初，地面人員員向勇氣號和機遇號火星探測器上傳了新軟件。這些新程序使漫游車能夠自主決定許多不同的行動，例如是否將特定圖像傳輸回地球或是否伸出遙控臂。2007年大部分時間里，勇氣號和機遇號都面臨著大規(guī)模的沙塵暴，這削弱了它們有效運行的能力，導(dǎo)致太陽能電池板發(fā)電不足。2008年底，一場冬季風(fēng)暴進(jìn)一步將勇氣號太陽能電池板的輸出降低，導(dǎo)致火星探測車必須使用自己的電池，如果電池耗盡任務(wù)基本上就會結(jié)束。

任務(wù)終止

2009年初，風(fēng)吹走了勇氣號太陽能電池板上的灰塵，功率慢慢增加。

2009年5月，“勇氣”號火星車在通過特洛伊沙地時，車輪陷入軟土中。由于“勇氣”號探測器的右前輪從2006年3月份就不能工作了，右后輪也于一個月之前無法轉(zhuǎn)動，再加上沙地的限制，脫困工作十分艱難。工作人員嘗試了各種方案都收效甚微。2009年12月16日，右前輪忽然間歇性恢復(fù)工作。之后，工作人員多次驅(qū)動其他輪子，希望使“勇氣”號逃離沙坑，但進(jìn)展甚微。嘗試的結(jié)果反而使“勇氣”號陷得更深了。此外，“勇氣”號當(dāng)時所處的火星南半球是秋季，隨著冬季來到。每天提供給太陽能電池板的太陽能的可用量正在下降。“勇氣”號上太陽能電池板朝南傾斜5度。但是由于冬季太陽從北方的低空穿過，所以電池板的傾斜狀況十分不利。導(dǎo)致其太陽能電池板無法充電。經(jīng)過八個月的分析和模擬，美國航空航天局嘗試編程來驅(qū)動車輛脫困，但最終宣布火星探測車可能無法脫困，但仍可在原地繼續(xù)探測活動。探測車最終成為固定探測平臺，直到2010年3月22日通信中止。2011年5月24日，美國宇航局在宣布不再與無響應(yīng)的火星車進(jìn)行通信，并宣布任務(wù)結(jié)束。

技術(shù)特點

總體結(jié)構(gòu)

勇氣號的“大腦”是一臺每秒能執(zhí)行約2000萬條指令的計算機。依靠餐桌大小的太陽能電池板獲得能源，在理想情況下每天最多可在火星上漫步20米，它的觀測預(yù)計持續(xù)90個火星日（相當(dāng)于地球上的92天)。勇氣號火星探測器由全景相機、微型熱輻射光譜儀、磁陣列、α粒子X射線光譜儀等組成。安裝在桅桿上的攝像機高5英尺（1.5米），可提供360度的類似人眼的視圖。機械臂像人的手臂一樣移動，有肘部和手腕可以將儀器直接放置在巖石和土壤目標(biāo)上。手臂的機械“手”握著一個微型相機，其用途與放大鏡相同。巖石鉆磨工具就像地質(zhì)學(xué)家的石錘，可以暴露巖石的內(nèi)部。

性能參數(shù)

恒溫系統(tǒng)

勇氣號和機遇號火星探測器有身體、大腦、眼睛等。身體是一個保護(hù)內(nèi)部計算機、電子學(xué)部件和電池的外殼，并具有溫度控制作用。“大腦”位于它的身體內(nèi)部，是處理信息的計算機，該計算機含有特殊的存儲器能承受來自太空極強的輻射。

為了在所有階段都能正常工作，勇氣號溫度保持在正負(fù)40°C之間。在晚上，火星表面溫度降到零下96°C，勇氣號體內(nèi)的加熱器工作，使其保持在正常溫度范圍。此外還有防止熱量損失的“外衣”，為金涂層和絕緣材料。當(dāng)自身溫度高時，可通過自身的輻射器釋放熱量從而降低體溫。

動力系統(tǒng)

勇氣號的“腿”是6個輪子，每個輪子由各自的馬達(dá)驅(qū)動。2個前輪和2個側(cè)輪有各自的轉(zhuǎn)向馬達(dá)，可以原地旋轉(zhuǎn)360度。能爬45度以下的坡，并可以跨過大于輪直徑(25cm)的障礙(如巖石)或洞。每個輪子上有履帶，可在軟的沙地行駛，也能爬越巖石。在平坦的硬地上，勇氣號和機遇號火星探測器最高速度是5cm/s，平均速度約1cm/s。

能源系統(tǒng)

勇氣號能源來自火星車上的太陽能帆板和2個可充電的電池。在每個火星日，太陽能帆板如果被陽光照射4小時以上，可產(chǎn)生大約140W的電功率。其中100W電功率用于驅(qū)動，剩余能量用于科學(xué)探測。電池用于在沒有太陽照射時提供電能。

運載系統(tǒng)

發(fā)射勇氣號時，德爾塔2系列火箭已服役10年以上，進(jìn)行過90次發(fā)射，其中包括美國航宇局5個天問一號的發(fā)射。它1996年發(fā)射了“火星全球勘測者”和“火星探路者”，1998年發(fā)射了“火星氣候軌道器”，1999年發(fā)射了“火星極區(qū)著陸器”，2001年又發(fā)射了“火星奧德賽”。德爾塔2型火箭是一種三級火箭，由5個重要部分組成：第一級，包括一臺主發(fā)動機和9個捆綁式固體火箭發(fā)動機；級間；第二級；第三級以及直徑為9.5英尺的有效載荷整流罩。火箭高約126英尺，寬8英尺。

儀器設(shè)備

勇氣號搭載全景相機、微型光譜儀、穆斯堡爾譜儀等儀器設(shè)備，對火星進(jìn)行科學(xué)探測，拍攝火星車周圍火星景觀的詳細(xì)、多波長3D全景照片等。

全景相機

相機（Pancam）用于確定當(dāng)?shù)氐匦蔚牡V物學(xué)、紋理和結(jié)構(gòu)。

Pancam桅桿組件(PMA)允許攝像機旋轉(zhuǎn)360°，以獲得火星景觀的全景。相機桿本身可以上下擺動180°。科學(xué)家使用Pancam掃描火星地平線，尋找可能表明過去有水歷史的地貌。他們還使用該儀器創(chuàng)建漫游車著陸區(qū)域的地圖，并尋找有趣的巖石和土壤進(jìn)行研究。

Pancam相機足夠小，可以放在手掌中（270克），可以生成高4,000像素、周圍24,000像素的全景圖像。Pancam傳感器是CCD（電荷耦合器件）。

技術(shù)規(guī)格

微型光譜儀

微型光譜儀（The Miniature Thermal Emission Spectrometer）是一種紅外光譜儀，可以通過檢測巖石和土壤的熱輻射模式來遠(yuǎn)距離確定巖石和土壤的礦物學(xué)。所有溫暖的物體都會散發(fā)熱量，但不同的物體散發(fā)的熱量不同。這種熱輻射的變化可以幫助科學(xué)家識別火星上的礦物質(zhì)。

技術(shù)規(guī)格

穆斯堡爾譜儀

穆斯堡爾譜儀（The M?ssbauer Spectrometer）用于近距離研究含鐵巖石和土壤的礦物學(xué)。

穆斯堡爾譜儀簡稱為MB。MB測定了探測器研究的地質(zhì)樣品中含鐵礦物的組成和數(shù)量。磁共振波譜可以直接放在巖石和土壤樣本上進(jìn)行近距離研究，它還可以檢測火星探測車甲板上由磁陣列收集的磁性粉塵樣本。

在火星上形成巖石的許多礦物都含有鐵，而土壤富含鐵。穆斯堡爾譜儀是一種專門用來研究含鐵礦物的儀器。它可以高精度地測定這些礦物的組成和豐度。這種能力還可以幫助人們了解表面材料的磁性。

技術(shù)規(guī)格

α粒子X射線光譜儀

α粒子X射線光譜儀（The Alpha Particle X-Ray Spectrometer）用于對構(gòu)成巖石和土壤的元素豐度進(jìn)行近距離分析。

α粒子X射線光譜儀利用α粒子和X射線確定巖石和土壤的元素化學(xué)。α粒子是在放射性衰變過程中發(fā)射出來的，而X射線是一種電磁輻射，就像光和微波一樣。APXS攜帶一個小的α粒子源。α粒子從一個科學(xué)目標(biāo)發(fā)射并反彈到APXS的探測器中。在這個過程，一些X射線會從目標(biāo)中激發(fā)。分析探測器測量的α射線和X射線的能量分布，可以確定目標(biāo)的元素組成。

巖石的元素組成描述了巖石中形成所有礦物的不同化學(xué)元素的數(shù)量。了解火星巖石的元素組成可以為科學(xué)家提供有關(guān)火星地殼形成，以及已經(jīng)發(fā)生的任何風(fēng)化作用的相關(guān)信息。與火星探測車臂上的其他儀器一樣，APXS傳感器頭很小，可以放在人的手上。它的電子設(shè)備安裝在火星車車車身內(nèi)的熱電子盒（WEB）中。大多數(shù)APXS測量是在夜間進(jìn)行的，需要至少10小時的積累時間，其中光是X光照射就需要幾個小時。

技術(shù)規(guī)格

磁陣列

磁陣列（磁鐵 Array）用于收集火星探索漫游車、勇氣號和機遇號火星探測器上的灰塵。火星塵埃中的磁性顆粒是這顆紅色星球過去的微小碎片。磁陣列收集灰塵，通過科學(xué)工具進(jìn)行分析，識別其成分并提供有關(guān)灰塵顆粒歷史的線索。

技術(shù)規(guī)格

顯微成像儀

顯微成像儀（Microscopic Imager）用于獲得巖石和土壤的特寫、高分辨率圖像。

提供了火星巖石和土壤的放大鏡視圖。它會尋找有希望的目標(biāo)，以便漫游車上的其他儀器進(jìn)行詳細(xì)研究和分析。

技術(shù)規(guī)格

科研成果

發(fā)現(xiàn)水的證據(jù)

勇氣號和它的姊妹火星車“機遇號火星探測器”先后在2004年抵達(dá)火星表面。在工作期間，它們最大的貢獻(xiàn)就是找到大量證據(jù)，證明火星在過去曾經(jīng)擁有宜居環(huán)境。勇氣號的探索之旅始于一個名為“古瑟夫”（Gusev）的石隕石撞擊坑。小行星撞擊火星的熱量融化了地下冰，可能導(dǎo)致了這里的洪水泛濫。在探索過程中，勇氣號記錄了更多關(guān)于古代流水的證據(jù)。

在2006年，勇氣號在一個明亮的低矮高原（稱為“本壘”）發(fā)現(xiàn)了古代爆炸的證據(jù)。發(fā)回地球圖像中粗糙的球狀顆粒覆蓋著更細(xì)的物質(zhì)，這符合火山或撞擊爆炸后物質(zhì)落到地面的堆積模式。同年，在火星土壤中，探測出大量硫和微量水，這種物質(zhì)可能是古代氣體噴口周圍形成的火山沉積物，也可能是水將這些礦物質(zhì)溶解在地下并在到達(dá)地表時蒸發(fā)而留下。

在2007年，勇氣號在拖動其右前輪時，挖出了一塊幾乎純凈的二氧化硅，這是車窗玻璃的主要成分。這個被稱為“格特魯?shù)隆ろf斯”的二氧化硅碎片提供了強有力的證據(jù)，證明古代火星比現(xiàn)在濕潤得多，可能是在溫泉或蒸汽噴口的環(huán)境中產(chǎn)生的。

地形勘探

勇氣號和它的姊妹火星車“機遇號火星探測器”發(fā)現(xiàn)了厘米級巖層相互重疊和切割。這些層被稱為交叉層，其形狀和大小表明水曾經(jīng)在火星表面流動。在附近的“耐力隕石坑”，厚厚的裸露巖層（其中一些是風(fēng)沉積的）表明水間歇性地存在。機遇號研究的許多礦物質(zhì)富含硫、氯和溴元素，它們沉積在咸水體（稱為鹽水）的底部，形成類似于地球沙漠地區(qū)鹽灘中的沉積物。

在火星上，風(fēng)和水侵蝕了含有礦物質(zhì)的巖石，并將其中的碎片帶到了當(dāng)前位置。這些顆粒與火山石碎片堆積在一起并凝固形成砂巖。許多這樣的層相互堆疊，含有最初隨著水蒸發(fā)而沉淀的礦物質(zhì)，這表明水存在了很長很長一段時間。巖石中發(fā)現(xiàn)了微小的空洞形狀和大小與地球上的巖石空洞相似，是某些礦物質(zhì)被地下水溶解和分散時留下的。

地貌勘探

現(xiàn)代火星是一片廣闊的沙漠，布滿了沙丘、波紋、塵暴和風(fēng)沉積的物質(zhì)條紋。灰塵甚至覆蓋了兩極的冰沉積物。但這顆紅色星球的表面有時是潮濕的。與地球一樣，火星上的巖石和礦物也蘊藏著過去的線索。勇氣號和機遇號火星探測器的科學(xué)研究表明行星曾經(jīng)更加濕潤，并且容易因隕石撞擊和火山而發(fā)生劇烈爆炸。在不同的時期，風(fēng)將沙子吹過地表，水在地表流動并浸濕了地面。

氣候特征

勇氣號和它的姊妹火星車“機遇號火星探測器”發(fā)現(xiàn)由于火星太冷且大氣壓力太低，火星表面找不到液態(tài)水。但早期任務(wù)發(fā)現(xiàn)了證據(jù)表明火星曾經(jīng)是一個濕潤的地方。一些科學(xué)家認(rèn)為火星曾經(jīng)更溫暖。其他人認(rèn)為，按照地球標(biāo)準(zhǔn)，火星一直是一個寒冷的地方，但當(dāng)火星的兩極更直接地向太陽傾斜時，冰凍的水會定期融化。一些人認(rèn)為火山活動有時可能會融化極地冰或埋在地表下的冰。

2005年春季和夏季，勇氣號每天都會在火星當(dāng)?shù)靥枙r的午餐時間左右觀察到數(shù)十個塵暴。

人類登陸火星準(zhǔn)備

勇氣號和它的姊妹火星車“機遇號火星探測器”通過證明可以在火星上安全著陸并操作復(fù)雜的設(shè)備（可以使用多年的設(shè)備），幫助人類探索開辟了一條道路。原計劃持續(xù)90天的任務(wù)持續(xù)了三年多的時間，他們成功地越過流沙、巖石、火山口壁和山丘。兩臺漫游車都在火星上經(jīng)歷了完整的季節(jié)變化，同時保留了溫度、太陽輻射和大氣塵埃變化的詳細(xì)日志。他們收集的有關(guān)灰塵和土壤中的礦物質(zhì)和顆粒尺寸的信息對于設(shè)計火星用航天服和車輛至關(guān)重要。

在克服障礙的過程中，勇氣號和機遇號已經(jīng)證明設(shè)計并向其他行星運送機器人是可能的，這些機器可以在表面獨立移動并適應(yīng)惡劣環(huán)境中不斷變化的條件。在探索火星時，火星探測車駕駛員引導(dǎo)機遇號火星探測器脫離沙坑。工程師學(xué)會了如何在沒有電機的情況下操作機遇號的機械臂。通過實踐，航天器設(shè)計師將應(yīng)用在天問一號上各項經(jīng)驗和教訓(xùn)，設(shè)計新的、功能更強大的火星探測器。