天文史上的今天 | 首次着陆火星极区:“凤凰号”发射升空
2007年8月4日,人类历史上首个取得成功的火星极地着陆任务,“凤凰号”探测器发射升空。
示意图:降落火星北极的“凤凰号”
来源:NASA
今天是8月4日,2007年的今天,“凤凰号”(Phoenix)探测器从卡纳维拉尔角由一枚德尔塔-II型火箭发射升空。这是人类有史以来首个成功着陆火星北极地区的探测器。1999年,美国曾经尝试在火星南极着陆,但最终未能成功。
“凤凰号”是美国宇航局“火星侦察兵项目”(Mars Scout Program)旗下的一个火星探测任务,这个项目旨在向火星发射低成本但具有创新性的小型探测器,成本一般限制在4.85亿美元以内。不过这个项目比较短命,在2010年被NASA并入了体系更大的“发现”(Discovery)项目。
正在研制中的“凤凰号”探测器,注意,它使用太阳能作为电力供应
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2007年8月4日,“凤凰号”探测器发射升空
来源:NASA
这个项目推出后一共就实施了两次发射,全部取得成功。2007年发射的“凤凰号”是这个项目旗下首个实施的,除此之外,2013年发射的“美文”(MAVEN)探测器也属于该项目。之所以在2010年之后发射的MAVEN也属于该项目,是因为它早在2008年就已经立项实施,而当时“火星侦察兵”项目还在运作当中。
“凤凰号”于2008年5月25日安全降落火星,其降落地点位于火星靠近北极的高纬度地区,它在这里使用机械臂和其携带的一系列分析设备,对降落地点周围的火星地表,地下浅层部位和大气进行探测。
同样属于“火星侦察兵”项目旗下的任务,MAVEN已经抵达火星,开始对火星大气流失情况的分析
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1999年,“火星极地着陆者”探测器在试图登陆火星南极时失利。NASA登陆火星的成功率很高,但即便如此,仍然无法完全避免失败的命运
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火星北极地区广泛分布有六边形开裂地形,这与地球高纬度永冻土地区的情况非常相似。之前探测器已经从火星轨道上拍摄了大量高清图像,但“凤凰号”让我们得以首次“身临其境”,并通过直接挖土分析的手段,确认了这里地下水冰的广泛存在。
在“凤凰号”抵达火星后仅仅24天,NASA便宣布,在“凤凰号”机械臂挖掘的凹槽内,暴露出的地表下白色物质在4天的时间内发生了变化,似乎出现了升华,科学家们断定这是水冰。当然二氧化碳干冰也会有类似表现,但在当时当地的温度气压环境下,干冰的挥发应该要快得多,不符合实际观察到的情况。
“凤凰号”相机拍摄的火星北极地区图像。可以看到火星北极地区广泛分布有六边形开裂地形
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“凤凰号”着陆的纬度很高,属于火星近极地地区
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挖掘出的白色物质在4天内发生了变化
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“凤凰号”搭载的“热与演化气体分析仪”(TEGA)
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2008年7月31日,“凤凰号”抵达后的第65天,NASA又宣布,“凤凰号”已经正式确认火星上水的存在,从而验证了2002年由另一艘火星飞船“火星奥德赛”探测器从轨道上通过遥感手段得到的结论。这一次属于证据确凿,而不是推测:“凤凰号”搭载了一台火炉,正式名字叫做“热与演化气体分析仪”(TEGA),它会加热样本,并使用质谱仪对释放出的气体成分进行分析。它的分析结果显示,“凤凰号”机械臂挖掘的样本在被加热时,产生了水蒸气。
美国宇航局在历史上曾经7次成功着陆火星,“凤凰号”是其中的第六个,也是其中第一个在火星极区附近降落的探测器。到2008年8月,探测器已经完成全部既定任务。当年11月2日,探测器与地球之间进行了最后一次短暂的通讯联系。但随着火星北半球冬季的临近,使用太阳能提供电力的“凤凰号”开始“体力不支”,这是宿命,无法避免。
“凤凰号”的旅程:蓝色是地球轨道,草绿色是火星,红色轨迹即为“凤凰号”飞行路径,典型的霍曼转移轨道
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轨道器抓拍的,正在火星大气层中打开降落伞降落的“凤凰号”。美国人恐怖的情报监视能力已经拓展到火星
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安全着陆后第一件事就要看看自己的腿有没有陷入流沙里。这张照片是“凤凰号”着陆后15分钟拍摄的
来源:NASA
2008年11月10日,地面工程师们经过多次尝试仍无法恢复与探测器之间的联系。但地面仍然没有放弃希望,他们期待凤凰号能够挨过这个冬天,等待下一年的阳光。
可惜直到2010年5月份,火星北半球夏至已过,凤凰号依旧毫无反应,到此时,美国宇航局才终于死心,正式宣告这一探测任务终结。包括研制和发射成本全部计算在内,“凤凰号”项目的总成本大约是3.86亿美金,大约相当于在北京或上海修建两公里地铁的花费。
编者按:
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