地球外的无人探测车移动记录机遇号

地球外的无人探测车移动记录机遇号

机遇号(英语:Opportunity),亦称为机会号火星探测漫游者-BMER-B),有时官方会昵称为Oppy[4][5],是一台于2004年开始火星探测任务的地表探测车;也是NASA火星两辆探测探测车中的一辆。它于2003年从地球发射,并于2004年1月25日地表UTC时间05:05(大约当地时间13:15)降落在子午线高原 ,差不多也是在姐妹号勇气号降落在另一个地方的三周后。

机遇号已经连续有效运作了超过原本设计(90日)30倍的时间;由于太阳能发电板被清洁干净,它能够继续执行大量对火星岩石的地质分析和地表描绘。

任务的重点包括完成90个火星日的任务,发现了火星上的第一个陨石隔热罩岩(在子午线高原),以及超过两年的时间研究维多利亚撞击坑。机遇号惊险渡过2007年的沙尘暴,现位于奋斗撞击坑西边的“Perseverance Valley”。

火星探测漫游者计划由加州理工学院的下属部门、位于帕萨迪纳的喷射推进实验室(JPL)负责管理。

受到2018年6月至8月间火星全球性沙尘暴阻隔阳光的影响,机遇号自6月12日起中断和地球的通讯,进入低电量休眠状态。控制中心在此后长达115个火星日间(逾三个月)无法得知机遇号的行踪与状态,直到9月20日才经由火星侦察轨道卫星所传回的影像确认其位置。然而,NASA始终未能恢复与机遇号的联系。2019年2月13日,NASA正式宣布任务结束。

目标

地球外的无人探测车移动记录机遇号



三角洲二号重型火箭(7925H-9.5)于2003年装载着MER-B和机遇号从17-B发射台成功发射。

火星探测计划的科学目标有以下几点:

  • 搜寻岩石和土壤的特征来寻找过去是否曾经有水的流动。特别的是找寻的样本将包括受到水的沉淀、蒸发、沉积胶结和热液活动所影响的矿物质。
  • 测量降落地点周遭的矿物、岩石和土壤的分布区域和成分。
  • 测量何种地质作用造成当地的岩层和如何影响化学作用。这些作用包括水、风蚀、沉淀、热液过程、火山活动和陨石撞击所造成的影响。
  • 火星侦察轨道器上的仪器将会执行分类和确认地表上的这些观察资料;机遇号将会协助判定轨道器对火星作观察所用的仪器是否准确和有效。
  • 搜寻含铁的矿物质并鉴定和定量一些相对的、且含水或者在水中形成的特定种类矿物,像是含铁碳酸盐。
  • 分类岩石和土壤的矿物和成分并且分析形成它们的作用。
  • 寻找当以前液态水存在时,地质所含有当时环境状况的可能证据。
  • 评估火星上的环境是否有益于生命。

在接下来的二十年里,NASA将会继续领导任务来研究生命是否曾存在于火星上;搜寻行动在分析火星环境是否对生命适居时一同进行。生命,如我们所知必须要有水才能生存,因此火星上曾经存在过水的历史对于寻找当时火星上使否对生命适居的可能性一直存在着争议。虽然火星探测漫游者计划没有能力去直接寻找到生命存在的证据,但是它对于火星史上的自然环境是否可居提供了非常重要的资讯。

设计和构造

地球外的无人探测车移动记录机遇号

机遇号是一个六轮、太阳能动力车,高1.5米、宽2.3米以及长1.6米、180公斤重。六个轮子上有锯齿状的凸出纹路(rocker-bogie)来适应地形,每个轮子都有自己的马达,车体本车装载于前后端来让本身能够在30度的倾斜范围保持安全。最高车速是5毫米/每秒(2英寸/每秒),虽然平均速度只有最高车速的五分之一。机遇号和他的姐妹-勇气号都载有纽约世贸大楼的金属残片,这些残片重新制成护盾来保护钻孔机械上的电缆。(Both Spirit and Opportunity have pieces of the fallen World Trade Center's metal on them which were "turned into shields to protect cables on the drilling mechanisms".)

太阳能板阵列能够在每小时产生约最大950瓦的电力让可充电式的锂离子电池储存电力并在晚上使用将近4个小时。机遇号的车体上的电脑使用了一个20MHZ的RAD6000中央处理器、128MB的DRAM、3MB的EEPROM以及256MB的快闪存储器。它的车体作业温度介于−40 °C到40 °C,车上由电热器在必要时能支援的放射性同位素热电机也提供了基本的温度控制。一个黄金薄膜和一层二氧化硅气凝胶进行隔热。

机遇号和地球之间的通讯以一架低增益天线以低传输速度进行沟通,也有一架高增益天线也进行通讯。大部分的科学数据通过UHF天线向环绕火星的轨道器中续资料至地球。

修正后的科学/工程仪器包括了:

  • 全景相机(Panoramic Camera, Pamcam):用以调查当地岩层的结构、颜色、矿物学和组织。
  • 导航相机(Navigation Camera, Navcam):视野较大但是分辨率低且是黑白的,用以导航和行走。
  • 避障相机(Hazard Avoidance Cameras, Hazcams):两台具有120度视野的B&W相机,提供车上额外的资料显示周遭环境。
  • 微热放射光谱仪(Miniature Thermal Emission Spectrometer, Mini-TES):近距离分辨可能的岩石和土壤并决定作用形成的原因。

机遇号车体上的机械手臂包括了以下仪器:

  • 微型穆斯堡尔光谱仪(Miniaturised Mössbauer Spectrometers, MIMOS II):用来实地观察对于含铁岩石与土壤之矿物学的研究。
  • α粒子X射线光谱仪(Alpha particle X-ray spectrometer, APXS)用来实地观察形成岩石与土壤的大量元素之分析。
  • 磁铁(Magnets):用来搜集具磁性的沙粒。
  • 显微成像仪(Microscopic Imager, MI):用来获取实地观察的岩石与土壤的高分辨率相片。
  • 岩层剥损器(Rock Abrasion Tool, RAT):用来显露出新的物质成分来让车上的仪器做调查。

相机会提供1024*1024pixel的相片,资料稍后会以ICER进行压缩、储存和传送。

机遇号的名字是由NASA赞助一个学生散文比赛所得来的。

任务总览

地球外的无人探测车移动记录机遇号

机遇号主要的地表任务只计划最多维持90天。任务在过去已受到多次的扩增并且自登陆之后就已经运作了2605天之久。一个关于漫游车状态的每周更新档案可在"机遇号更新档案"中找到。

从一开始的登陆起,在偶然的情况下就降落在一个冲击坑里,否则预计是要降落在一个平原。机遇号成功的研究了土壤和岩石样本并在登陆地点照下了全景照片。它采样的样品让NASA的科学家能够提出关于赤铁矿的存在以及过去地表存在过水分的假说。为了证明,机遇号跨越火星地表去调查另一个地点-忍耐撞击坑(Endurance crater);在2004年的6月到12月间进行调查。随后,机遇号调查了它自己在降落过程中所抛弃的防热护盾的撞击地点并发现了完整无缺的陨石,也就是后来定名的"防热护盾岩"(Heat Shield Rock)。

从2005年4月下旬到该年六月初,机遇号的数个轮子充满危险地卡在了沙丘里。在地球上进行了超过了6周的物理模拟来寻找最佳方法让它从沙中脱困以避免永久的卡住而报废。后来在一次几公分的移动之后才成功脱困,并继续它的旅程。

在2005年10月到2006年3月之间,机遇号朝向了南方的维多利亚撞击坑前进,途中经过了一个大而浅且部分受到覆盖的陨石坑-"黑暗撞击坑"(Erebus crater);后来也曾遭遇过机械手臂出问题。 在2006年9月底,机遇号抵达了维多利亚撞击坑并顺时钟沿着坑的边缘探索。2007年6月,机遇号返回了撞击坑最初抵达的地点"鸭子湾"(Duck Bay);同年9月,它进入了撞击坑开始进行详细的研究。2008年8月,机遇号离开了维多利亚撞击坑并抵达"努力撞击坑"(Endeavour crater)西边的“Perseverance Valley”。

截止至2018年5月15日(sols 5086),机遇号的里程数是45.16公里(28.06哩),也打破了NASA在地球外的无人探测车移动记录。


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