火星快車號

空间探测器

火星快車號Mars Express)亦稱火星特快車,是歐洲太空總署火星探測衛星,也是該署首次火星探測計畫。火星快車號包括兩個部份:火星快車號衛星與小獵犬2號登陸器,小獵犬2號登陸後因太陽能板未全部展開無法露出通訊天線,故歐洲太空總署無法和小獵犬2號建立通訊,登陆任務失敗,但快车号继续环绕火星轨道至今。因為火星快車號绕轨至今的資料極具科學價值,且任務內容極具有調整彈性,现在仍在为后续開始进行的火星探测任務提供帮助,例如天问一号[1]

火星快車號
Mars Express
火星快車號想像圖
任务类型火星軌道器
运营方歐洲太空總署
国际卫星标识符2003-022A
衛星目錄序號27816
网站exploration.esa.int/mars
任務時長原定2年
目前已運作:
20年10个月又20天
20年3个月又28天(於火星轨道)
航天器属性
發射質量1,123公斤(2,476磅)
乾質量666公斤(1,468磅)
功率460 瓦
任務開始
發射日期2003年6月2日
17時45分整 UTC
运载火箭聯盟-FG/弗雷格特
發射場拜科努爾太空發射場 31/6英语Baikonur Cosmodrome Site 31
承包方Starsem英语Starsem
軌道參數
参照系火星周回軌道英语Areocentric orbit
離心率0.571
近火點298 km(185 mi)
遠火點10,107 km(6,280 mi)
傾角86.3 度
週期7.5 小時
火星軌道器
航天器组件火星快車號
入軌2003年12月25日
3時整 UTC
火星時 46206 08:27 AMT
火星着陆器
航天器组件小獵犬2號
著陸日期2003年12月25日
2時54分 UTC
 

科學儀器

火星快車號的科學儀器酬載總重為116公斤[2][3]

  • 光學與紅外礦物光譜儀(法語:Observatoire pour la Minéralogie, l'Eau, les Glaces et l'Activité, OMEGA):由法國負責,OMEGA可以解析度100 m/pixel判斷火星表面礦物成分[4][5]
  • 紫外與紅外大氣光譜儀(Ultraviolet and Infrared Atmospheric Spectrometer,SPICAM):由法國負責。測定大氣成分[5]
  • 地表下探測雷達/高度儀(Sub-Surface Sounding Radar Altimeter,MARSIS):由義大利負責。是雷達高度儀。用來決定地表下組成,尤其是水冰[5]
  • 行星傅立葉光譜儀(Planetary Fourier Spectrometer,PFS):由義大利負責。觀測氣溫與氣壓(2005年9月暫停)[5][6]
  • 太空電漿與高能原子分析儀(Analyzer of Space Plasmas and Energetic Atoms,ASPERA):由瑞典負責。觀測火星高層大氣與太陽風交互作用[5]
  • 高解析度立體相機(High Resolution Stereo Camera,HRSC):由德國負責。對火星表面拍攝最高解析度2m/pixel的彩色影像[5]
  • 火星電波科學實驗儀(Mars Radio Science Experiment,MaRS):使用通訊次系統的電波訊號研究火星大氣、表面、地下、重力場以及在火星合(Solar conjunction)的時候觀測日冕密度。
  • 一個觀察小獵犬二號脫離的攝影機。

科學儀器原始網站

  • HRSC FU Berlin[7]
  • MARSIS Uni Roma "La Sapienza"[8]
  • PFS IFSI/INAF[9]
  • SPICAM
  • OMEGA Institut Astrophysique Spatial[10]
  • MELACOM Qinetiq[11]
  • MRSE Uni Köln[12]
  • ASPERA[13]

科學發現與重要事件

火星快車號已環繞火星超過五千次,並傳回大量資料與地表影像。

2000年代

  • 2003年12月19日,釋放小獵犬2號,原定12月25日著陸,但登陸開始後ESA與小獵犬2號失聯。
  • 2004年1月23日,ESA宣佈在OMEGA於同年1月18日的光譜資料中,發現火星南極冠有水冰。
  • 2004年1月28日,Mars Express到達最終環繞科學軌道
  • 2004年2月6日,ESA宣佈確認小獵犬2號失蹤。登陸任務失敗。
  • 2004年3月17日,確定火星極冠有85%的乾冰和15%的水冰[14]
  • 2004年3月30日,宣佈在火星大氣層內發現甲烷。雖然甲烷含量相當少,這對於科學家是極大的鼓舞。因為甲烷從火星大氣層逃逸的速度很快,這代表至今仍有固定的來源向火星大氣層釋放甲烷。因為甲烷的來源可能是微生物,現已計劃判定資料可靠性和探測火星特定地區,希望能找到甲烷的固定來源[15]
  • 2004年4月28日,ESA宣佈MARSIS的天線延遲使用。
  • 2004年7月15日,公布從PFS的資料中發現火星大氣層中含有。就像是先前從火星大氣層中發現的甲烷,氨在火星大氣層中逃逸速度相當快,必須要隨時補充。這指出生物或地質作用活動仍存在,但仍有待發現[16]
  • 2005年,ESA的科學家報告在OMEGA(光學與紅外礦物光譜儀,英語:Visible and Infrared Mineralogical Mapping Spectrometer, 法語:Observatoire pour la Minéralogie, l'Eau, les Glaces et l'Activité)的資料顯示在火星上存在水合硫酸鹽、矽酸鹽等多種造岩礦物。
  • 2005年2月8日,ESA傳送「綠燈」訊號給延遲部署的MARSIS天線[17]。計畫在2005年5月初啟用。
  • 2005年5月,第一個MARSIS的天線成功展開並部署完成[18]。一開始沒有任何問題,但之後發現其中一部份並未鎖定[19]。第二個天線的佈署將延後以進行進一步的問題分析。
  • 2005年5月11日,利用太陽的熱能使MARSIS天線的元件膨脹,最後一部分成功鎖定[20]
  • 2005年6月14日,第二個天線部署完成;6月16日ESA公布已成功部署[21]
  • 2005年6月22日,ESA公布MARSIS已經可以進行操作,並且將在不久後取得資料。第三個天線在6月17日成功部署,並在6月19日成功完成通訊測試[22]
  • 2006年9月21日,Mars Express的高解析度立體相機(High Resolution Stereo Camera, HRSC)取得塞東尼亞區的資料,這是有名的「火星人臉」所在地。這區域因為1976年NASA的海盜1號拍攝的照片而聞名。Mars Express拍攝的照片解析度約13.7 m/pixel[23]
  • 2006年12月,在NASA JPL火星全球探勘者號(Mars Global Surveyor, MGS)失聯後,Mars Express團隊被要求配合尋找的行動,但不成功。
  • 2007年1月,首次和NASA/SPL的合作進行以支援NASA將在2008年5月登陸的鳳凰號
  • 2007年2月,一個原本只用於觀察登陸艇脫離的攝影機VMC已經重新啟用,第一個任務就是讓學生參與"Command Mars Express Spacecraft and take your own picture of Mars"。
  • 2007年2月23日,因為Mars Express傳回大量重要的科學資料,ESA的Science Program Committee(SPC)決定將任務延伸到2009年5月[24]
  • 2007年6月28日,Mars Express的高解析度立體相機(High Resolution Stereo Camera, HRSC)在火星的艾奧利斯桌山群拍攝到了板塊運動的特徵[25]
  • 2008年,Mars Express團隊獲得亞瑟·克拉克爵士獎中的Best Corporate/Team Achievement。
  • 2009年2月4日,ESA的Science Programme Committee將火星特快車的任務延伸到同年12月31日[26]
  • 2009年10月7日,ESA的Science Programme Committee確定將火星特快車的任務延伸至2012年12月31日[27]

2010年代

  • 2011年8月-2012年2月,火星快車因故暫停科學儀器運作[29]
  • 2012年2月16日,恢復所有的科學儀器運作。而且仍有足夠的燃料供運行長達 14 年之久。[30]
  • 2013年,火星快車號製作了一張近乎完整的火星表面地形圖。[31]
  • 2013年12月29日,火星快車執行了迄今為止最接近火衛一的飛越
  • 2018年7月,火星快車號發現火星上有一個冰下湖,位於南極冰蓋下方 1.5 公里處,寬約 20 公里,這是第一個已知火星上的穩定水體。[32][33][34][35]
  • 2018年12月,火星快車傳回寬80公里的科羅廖夫撞擊坑的影像,顯示撞擊坑中有2200立方公里的水冰(相較之下青海湖的總水量為105立方公里。)[36]
  • 2019年,ESA指出發現火星有全球性地下水系統存在的證據。[37]

2020年代

  • 2020年9月,發現火星上還有三個冰下湖泊,均位於南極冰蓋下方 1.5 公里,而第一個發現的湖泊,寬度已經被修正為30公里寬,新發現的3個較小的湖泊環繞在它周圍,也都有幾公里寬。[38]

參見

參考資料

外部連結