“机遇号”火星探测器

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“机遇号”火星探测器 2003年摄于肯尼迪太空中心
无燃料质量:185 公斤(仅含探测车)
尺寸:长 1.6 米, 宽 2.3 米,高 1.5 米
功率:不固定,因环境而异
着陆日期:2004年1月25日5时5分 UTC(MSD 46236 14:35 AMT)
着陆点:鹰撞击坑 1.9462°S 354.4734°E
涵盖距离:45.16千米(28.06英里)(截至2018年10月30日)

机遇号(英语:Opportunity),亦称为机会号火星探测漫游者-B(MER-B),有时官方会昵称为Oppy,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。

设计和构造

机遇号是一个六轮、太阳能动力车,高1.5公尺、宽2.3公尺以及长1.6公尺、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厘米/每秒(2英吋/每秒),虽然平均速度只有最高车速的五分之一。机会号和他的姐妹-精神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 Centers 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。机会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的快闪内存。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。

机会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):视野较大但是解析度低且是黑白的,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。

机会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):用来蒐集具磁性的沙粒。
  • 显微成像仪(Microscopic Imager, MI):用来获取实地观察的岩石与土壤的高解析度相片。
  • 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。

机会号的名字是由NASA赞助一个学生散文比赛所得来的。

目标

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;机会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信息。

科学发现

机遇号提供了丰富的证据来支持任务的主要科学目标:搜寻和描绘了具有水流动过的痕迹的大范围岩石和土壤。为了调查"水假说"("water hypothesis"),机遇号也获得了天文和大气的资料。

荣誉

为了向机遇号对于探索火星的极大贡献献上敬意,小行星39382取名为"Opportunity"。这个决定是由荷兰天文学家英格丽·万·豪敦-格勒内费尔德所提议的,他和另外两位天文学家科内利斯·约翰内斯·万·豪敦以及汤姆·赫雷尔斯(Tom Gehrels)于1960年9月24日共同发现了这颗小行星。机遇号着陆点也被命名为“挑战者号纪念站”。