火星是太陽系大行星之一,按距離太陽的遠(yuǎn)近,它排在第四位,是地球的鄰居。因為火星與地球之間的距離變化幅度相當(dāng)大,在夜空里的位置也不斷變化,看上去它總是時亮?xí)r暗,所以中國古代稱它為“熒惑”;又因為它的顏色發(fā)紅,古代羅馬人便用神話中的戰(zhàn)神瑪爾斯(Mars)給它命名。
多年以來,火星一直以她神秘的地貌、與地球相似相近的特點吸引著無數(shù)人翹首以望,盼望著在地球的身邊出現(xiàn)和我們?nèi)祟愊⑾⑾嗤ǖ纳c智慧。人們一次次努力,一次次失望,但總是不甘心。踏上火星,尋找生命的伙伴成了抹不掉的愿望。
現(xiàn)代科技的發(fā)展,不僅使人類的理想成為現(xiàn)實,也使人們對宇宙的認(rèn)識由好奇轉(zhuǎn)向?qū)嵱?。如果有一天人類可以定居火星,那將會是怎樣的奇跡。而這已經(jīng)不是夢。最近10年來,歐美一些發(fā)達(dá)國家發(fā)起了新的一輪火星探險。數(shù)艘探測器目前正圍繞著火星仔細(xì)探測或已經(jīng)工作于火星的土地上。當(dāng)我們真切地看到那一片神奇的土地時,我們應(yīng)該感謝那些為滿足人類好奇心而工作的人們。
火星與地球比較
火星是太陽系大行星之一,按離太陽由近到遠(yuǎn)的順序,火星排在地球的后面,列為第四。它的平均直徑為6790公里,約為地球直徑的一半。它的密度也比地球小,為3.933克/立方厘米(地球為5.52克/立方厘米)?;鹦桥c太陽的平均距離為228000000公里,環(huán)繞太陽一圈約相當(dāng)于地球上的687天?;鹦巧系囊惶煜喈?dāng)于地球上的24小時37分22.6秒,比地球的一天稍長一點兒?;鹦怯袃蓚€小衛(wèi)星:火衛(wèi)一和火衛(wèi)二。火星的自轉(zhuǎn)軸同地球一樣,也是傾斜的,同時因為它也具有大氣,所以也和地球一樣有四季節(jié)變化?;鹦潜砻娴钠骄髿鉁囟葹榱阆?3攝氏度?;鹦菦]有可檢測出的磁場,連同它密度小的情況,可以認(rèn)定它沒有大型的金屬內(nèi)核?;鹦怯邢”〉拇髿?,其表面的大氣壓為7.5毫巴,相當(dāng)于地球上30~40公里高度處的大氣壓。火星大氣的主要成分(約95%)是二氧化碳,有約 3%的氮,1~2%的氬,合起來約為0.1%的一氧化碳和氧,還有極少量的臭氧和氫,水汽的數(shù)量很少,隨季節(jié)和位置而變化,平均約為大氣總量的0.01%。如果火星大氣中的水全部凝聚,也只能形成0.01%毫米厚的水膜覆蓋整個火星表面。和地球上相似,火星大氣中也飄浮著云,但和地球上不同的是,火星大氣中云的主要成分是二氧化碳和水?;鹦菢O區(qū)的冬季,大氣溫度低于二氧化碳的凝固點,因而形成覆蓋極區(qū)的濃霧狀的干冰云。經(jīng)測定,極區(qū)的云中也有冰的成分。中緯度地區(qū)的冬季,溫度也在冰點以下,水汽凝結(jié),形成冰云。
火星全球探測者號拍攝的火星和火衛(wèi)一的合影。圖中箭頭所指即是火衛(wèi)一。
火星的兩個衛(wèi)星都是外形不規(guī)則的、滿布隕擊坑的大石塊。它們或許是起源于火星形成過程中殘留下來的物質(zhì),或許是火星早期時以引力俘獲的小行星。上圖是火衛(wèi)一的照片。圖中標(biāo)示的溫度說明被光照射區(qū)域與未被照射區(qū)域的溫度差別極大。
火衛(wèi)二
由于火星軌道的偏心率較大,火星的近日距和遠(yuǎn)日距相差4200萬公里。這就造成了火星同地球的距離有較大變化?;鹦桥c地球的距離同發(fā)生沖日的月份有關(guān)。最小距離是在 8月底,在這前后發(fā)生的沖叫作近日點沖或大沖,此時火星同地球的距離只有 5,600萬公里左右?;鹦窃谲壍郎线\行一圈約687天,地球平均要經(jīng)過780天(最少764天,最多806天左右)才與火星相沖一次。這樣,相沖的點約16年在軌道上轉(zhuǎn)一圈。這就是說,火星大沖(注1)大約每15年或17年發(fā)生一次。上一次火星大沖發(fā)生在1986年 7月10日。今年火星沖日發(fā)生在北京時間8月29日2時,火星與地球距離最近的時刻是8月27日18時。屆時火星距離地球55758005公里,是5萬多年以來最近的一次。
注1:
根據(jù)計算,火星比這次更接近地球是在公元前57617年,距今約近6萬年。而下一次比這次更接近地球時還要再過284年,那將是2287年8月27日。
2003年6月到11月,火星一直在摩羯座與寶瓶座中運行。對照下圖可以看到火星軌道中的順行(由西往東)和逆行(由東往西)的情況。地球公轉(zhuǎn)超過火星時,從地球看起來,火星就是后退(逆行);反之就是順行。
2003年6月到8月火星大沖時,地球上看火星的大小變化。
火星的地貌
在望遠(yuǎn)鏡中,火星呈現(xiàn)為一個明亮而模糊的微紅色圓面。最引人注目的是,覆蓋在兩極地區(qū)的白色極冠,其大小隨火星季節(jié)而變化。在較大的望遠(yuǎn)鏡中,還可以觀測到線度至少幾百公里的明亮或黑暗區(qū)域:明亮而呈桔黃色的區(qū)域稱為“大陸”,幾乎占火星總面積的六分之五;黑暗區(qū)域稱為“海洋”,其顏色常隨季節(jié)變化。
有人認(rèn)為,根據(jù)地形測量,冰帽的大小和形狀表明它主要是水冰,而不由二氧化碳凝結(jié)的干冰。因為干冰不及水冰堅固,不可能撐出所觀測到的圓形冰帽。美國“奧德賽”號火星探測器發(fā)現(xiàn),兩極附近的土壤里,可能有多達(dá)50%的冰,而山坡上的冰層有像粘性液體那樣的流動現(xiàn)象,這與地球上的冰川相仿。這些令人振奮的消息目前還只是一種可能,人們期待著對火星新的探索能揭開這個秘密。
極地冰蓋
極地冰蓋及變化
幾百公里的明亮或黑暗區(qū)域
火星南北半球之間有著令人驚異的不同。就火星的地質(zhì)史來說,南半部比較古老,表面崎嶇而密布環(huán)形山。這些環(huán)形山估計多半是在火星歷史的早期(可能是最初的十億年)形成的;北半部則以大的火山熔巖平原為特征,這些熔巖平原很象月球上的“海”,其中還有一些死火山。北半部地勢普遍比南半部低,環(huán)形山也比南半部少得多?;鹦潜砻娴母叩筒顒e一般在 5~10公里左右。火星的沙漠部分被紅色的硅酸鹽、赤鐵礦等鐵的氧化物以及其他金屬的化合物所覆蓋,因而顯出明亮的橙紅色。這些覆蓋物均為較年輕的物質(zhì),可能源于火山或風(fēng)化。
這是根據(jù)衛(wèi)星圖片處理而成的火星地形圖。圖中上部為北,下部為南。清楚顯示出南北方地形差異。
火星表面上的地理特征,主要有:環(huán)形山和火山。和月面相比,火星上環(huán)形山的數(shù)量要少得多,環(huán)形山邊緣坡度平緩(坡度都小于10°),不象月面環(huán)形山能投射出尖尖的影子,這表明環(huán)形山曾受到嚴(yán)重的侵蝕。環(huán)形山可以分為兩種:火山成因的環(huán)形山和隕石撞擊而成的環(huán)形山。以地球表面的標(biāo)準(zhǔn)來看,火星表面的許多表面結(jié)構(gòu)都算是巨型的。如火星上巨大的盾形火山比地球上的大得多。地球上夏威夷的冒納羅亞和莫納克亞兩座火山加在一起直徑約200公里,高出洋底9公里,而火星上最大的奧林匹斯火山直徑約為550公里,高出周圍地面27公里之多。還有類似這樣的大型火山,位于長達(dá)2000公里的塔西斯高地,這一地區(qū)比周圍的北半球平原高出10公里?;鹦堑亩苄位鹕皆谛螤詈徒Y(jié)構(gòu)上酷似夏威夷的盾形火山。這些破火山口一度曾是熔巖的出口。熔巖沿著火山側(cè)面流下,形成從中心向四面延伸的呈輻射狀的地形。許多直徑 100公里左右的處于不同保存狀態(tài)的火山,它們分散在火星表面,大部分在北半球。至于由隕石撞擊形成的環(huán)形山,最大的是海納斯盆地,寬達(dá)1,600公里,深至少4公里。南半球有些地區(qū)環(huán)形山密度同月球上明亮的高地環(huán)形山區(qū)差不多,推測它們形成的年代也差不多,為40~45億年。這些地區(qū)仍保留著古老的地表。北半球的大多數(shù)地區(qū)由于熔巖流的不斷覆蓋,古老的地表已不復(fù)存在。平原上的少數(shù)環(huán)形山是平原形成以后受隕石撞擊的記錄。
環(huán)形山邊緣坡度平緩
奧林匹斯山是太陽系中已知的最大火山,其直徑約550公里,高約27公里,比地球上的珠穆朗瑪峰高出1倍還多。火山周圍是高10公里的外向陡壁,山頂是一個直徑85公里的火山口?;鹕竭吘壠露绕骄?,并有一些很長的溝,說明可能火主要由流態(tài)的玄武巖構(gòu)成?;鹕骄薮蟮脑驌?jù)認(rèn)為是火星地殼穩(wěn)定及長時間的積累(估計超過10億年)造成的。奧林匹斯山在火星上的位置(箭頭指處)
奧林匹斯山
火星表面上最引人注目的特征是位于赤道地區(qū)的巨大的峽谷。最大的一個是位于赤道以南的水手谷,它實際上是一系列峽谷,在赤道地區(qū)延伸 4000多公里,比周圍地面低6公里。峽谷壁通常十分陡峭,有明顯的邊界,并顯示出陷落和山崩活動的跡象。一些錯綜復(fù)雜的較小的峽谷可能是地下冰融解和蒸發(fā)期間形成的,也可能是由風(fēng)或水的侵蝕造成。較大峽谷的成因至今還不知道。
水手谷在火星上的位置
水手谷
水手谷局部高清晰圖片
水手谷部分深谷底部的細(xì)節(jié)圖片。科學(xué)家已標(biāo)出了100個不同層次,每層約10米厚,可能是峽谷劃切地表前,水沉降出的沉積巖,也可能是周期性的大氣過程沉降出的沙塵。圖片寬度約為實際地面1500米。
現(xiàn)在的火星是一個荒涼的世界,表面不存在液態(tài)水,但在火星表面有一些寬闊而彎曲的河床。這些河床與轟動一時的“運河”完全是兩回事。這些干涸的河床,最長的約1,500公里,寬達(dá)60公里或更多。主要的大河床分布在赤道地區(qū)。衛(wèi)星圖片顯示,大河床和它的支流系統(tǒng)結(jié)合,形成脈絡(luò)分明的水道系統(tǒng)。同時具有呈淚滴狀的島、沙洲和辮形花紋。支流幾乎全都朝著下坡方向流去。這些河床同地球和月球上的熔巖河床不同,肯定是由比熔巖流更少粘滯性的液體造成的。這種液體估計就是水。今天的火星表面溫度很低,大部分水作為地下冰保存下來,還有一部分被禁錮在永久的極冠之中。極稀薄的大氣,使得冰在溫度足夠高時只能直接升華為水汽。自由流動的水看來是無法存在的。有人認(rèn)為,在火星歷史的早期,頻繁的火山活動排出大量氨和甲烷等火山氣體,這種濃厚的原始大氣會產(chǎn)生很強(qiáng)的溫室效應(yīng),從而使火星表面溫暖起來,造成有水在河里流動的條件。后來火山活動減少,火山氣體逐漸分解,其中的輕元素原子逃逸到星際空間,重元素原子同其他成分結(jié)合,火星大氣變得稀薄、干燥、寒冷,火星表面就成為現(xiàn)在所看到的樣子。也有人認(rèn)為,在火星歷史的早期,自轉(zhuǎn)軸的傾斜度比現(xiàn)在更大,因而兩極的極冠融化,大量二氧化碳進(jìn)入大氣,大量的水蒸發(fā)并凝成雨滴在赤道地區(qū)落下,形成河流。至于有些大的河床,估計是火山活動和地?zé)崛诨说叵卤?,出現(xiàn)大量的水沖刷火星表面而形成的。除此以外,還有許多明顯為水沖刷的溝壑似乎也證明火星至少以前有過水。
類似地球的河道中有清晰的沙洲
上面三張圖片中顯示的條條溝壑,外形與地球上水沖刷而成的地形特征并無不同。科學(xué)家們相信,這一定是水沖刷的結(jié)果。
火星的氣候
火星表面的平均溫度比地球低30攝氏度以上。火星稀薄而干燥的大氣使它表面的晝夜溫差常常超過100攝氏度,遠(yuǎn)大于地球上晝夜溫差的幅度?;鹦堑某嗟栏浇?,最高溫度可達(dá)20攝氏度左右(約在午后一小時)。到了夜間,由于火星大氣保暖作用很差,表面溫度很快下降,最低溫度(在黎明前)在零下80攝氏度以下?;鹦莾蓸O地區(qū)溫度更低,在漫長的極夜最低溫度能降到零下139攝氏度。
在一些大的盾形火山附近,常常能觀測到延伸幾百公里的云。估計這是由于火星大氣中的氣流遇到高聳的環(huán)形山地形時被攪亂、上升,在膨脹時變冷所形成的凝固云。這種云都出現(xiàn)在大氣中水蒸氣增多的夏季。塵暴是火星大氣中獨有的現(xiàn)象,其形狀就像一種黃色的“云”。它是由火星低層大氣中卷著塵粒的風(fēng)構(gòu)成的。大的塵暴在地面上用較大的望遠(yuǎn)鏡就能觀測到。局部的塵暴在火星上經(jīng)常出現(xiàn)。因為火星大氣密度不到地球的1%,風(fēng)速必須大于每秒40~50米才能使表面上的塵粒移動,但一經(jīng)吹動之后,即使風(fēng)速較小,也能將塵粒帶到高空。典型的塵暴中絕大部分塵粒估計直徑約為10微米。最小的塵粒會被風(fēng)帶到50公里高空。大的塵暴多半發(fā)生在南半球的春末,當(dāng)火星靠近近日點的時候。塵暴的發(fā)源地處在太陽直射的緯度線上,經(jīng)常發(fā)生在海納斯盆地以西幾百公里的諾阿奇斯地區(qū)。中心塵云在最初幾天慢慢擴(kuò)展,然后很快蔓延開來,幾星期內(nèi)就完全覆蓋南半球。特別大的塵暴還能擴(kuò)展到北半球,進(jìn)而掩蓋整個行星。塵暴的起因看來與太陽的加熱作用有關(guān)?;鹦沁^近日點時,太陽的加熱作用大,引起大氣溫度的不穩(wěn)定,從而產(chǎn)生最初揚起灰塵的擾動。然而,一旦塵粒到了空中,吸收了更多的太陽能,這種充滿塵粒的空氣就會比周圍大氣更熱,因而急速上升。別處的空氣又撲去填補(bǔ)它原來的位置,造成更強(qiáng)的地面風(fēng),形成更大的塵暴。塵暴范圍和強(qiáng)度越來越大。當(dāng)塵暴最終分布到整個火星范圍時,火星上溫差減小,風(fēng)逐漸平息,塵粒就慢慢地從大氣里沉降下來。沉降過程至少要幾個星期,塵暴激烈時可持續(xù)幾個月之久。幾乎每個火星年都要發(fā)生一次這種大規(guī)模的塵暴?;鹦巧线€常有一種沙塵卷風(fēng)。
上兩張為火星上的凝固云
這是哈勃太空望遠(yuǎn)鏡拍攝的火星圖片,左邊可以清晰看到白色的極區(qū),右邊火星表面已經(jīng)被塵暴完全覆蓋。
上圖為火星塵暴的圖像。如果與下圖地球塵暴圖像對照,就可以想象其壯觀的程度了。
撒哈拉沙漠的塵暴吹向大西洋
1:“龍卷風(fēng)”、2:風(fēng)留下的痕跡、3:風(fēng)沙投在地面的影子
在火星上也有類似地球上的龍卷風(fēng)。這種風(fēng)卷起地面的沙土,所經(jīng)之處留下一條條溝劃。根據(jù)探測器發(fā)回的圖片顯示,風(fēng)將地表面顏色較淺的沙土一掃而光,使顏色相對較深的土壤暴露出來,火星上一些縱橫交錯的線條原來是被風(fēng)刮出來的。
火星探索
人類很久以前就認(rèn)識了火星,許多人甚至相信火星上有河流和森林。這不僅是因為火星距離地球近,還辦為它那主宰季節(jié)變化的自轉(zhuǎn)軸傾角與地球非常接近,雖然那里一年相當(dāng)于地球的兩年,但一天的時間與地球差不多。過去人們通過簡單的望遠(yuǎn)鏡,發(fā)現(xiàn)火星上有許多縱橫交錯的陰影,覺得那是智慧生物開鑿的運河。于是,火星的神秘增加了,人類對它的期望也與日俱增。
1962年11月起,前蘇聯(lián)發(fā)射了“火星號”系列探測器,1964~1977年美國發(fā)射了“水手號”和“海盜號”兩個系列共八個探測器。1976年7月和9月“海盜”1號、2號先后在火星表面成功軟著陸,實現(xiàn)了人類對火星的親密接觸。上述探測器進(jìn)行了多方面的探測活動,特別是進(jìn)行了生物探測實驗,結(jié)果表明,火星上大概不存在生命。人類的探測活動揭示了火星的真面目,那是一個如月球般荒涼、遍布隕石坑的世界。
盡管如此,火星地表與地球的相似仍然使人們愿意相信火星曾經(jīng)擁有過生命。主要的理由就是火星上有存在水的跡象,而水是生命之源。即使火星不曾有過生命,只要那里有水,人類就覺得倍感親切。必竟在太陽系中,地球除了火星可以商量,再沒有一個有可能幫她哺育生命的伙伴了。為此人類還要不懈地努力,爭取在火星上耕耘出一片綠洲。也許會有一天,人類坐在火星上遙望夜空中的地球。
2003年可謂是火星年。美國向火星發(fā)射了兩臺探測車,歐洲空間局發(fā)射了一臺登陸器,日本發(fā)射了一臺探測器。這些探測器加上以前在火星軌道上工作的美國“火星環(huán)球勘測者”號和“奧德賽”號探測器,形成了6個探測器共探火星的壯舉。這些探測器的主要任務(wù)是,研究火星地質(zhì)歷史、調(diào)查水在火星上的作用、判斷火星過去的環(huán)境是否適合生命生存。相信,人類對火星的認(rèn)識會更加全面、準(zhǔn)確。
50多年來,各國籌劃的30多次火星探測,三分之二以失敗告終。發(fā)射的昂貴探測器曾9次試圖在火星著陸,但只有3次成功。目前,美國“火星環(huán)球勘測者”號和“奧德賽”號探測器仍在火星軌道工作,“勇氣”號和“機(jī)遇”號、歐洲“火星快車”和日本“希望”號探測器正在奔赴火星的路上。這是有史以來人類對另外一顆行星發(fā)起的最密集探測行動。
1971年5月30日美國發(fā)射水手9號火星軌道太空船。太空船重974公斤,是人類史上第一個環(huán)繞其他行星軌道的太空船。水手9號太空船傳回的5400萬份資料以及7329張火星影像提供了分析火星大氣組成、密度、壓力及溫度,及火星表面全部的地貌情況,行星的重力情情況。水手9號太空船發(fā)現(xiàn)火星上具有火山及峽谷,此外還發(fā)現(xiàn)火星南半球淺留有古老的隕石坑,而在北半球的地形則較新,此任務(wù)還攝得火星上的火山詳細(xì)影像以及火星上塵暴的相關(guān)資資料。 1972年10月27日水手9號耗盡能源而墜入火星大氣中。
1975年9月9日,美國發(fā)射海盜2號火星探測器。海盜2號包括軌道太空船以及無人登陸艇。海盜2號的主要任務(wù)與海盜1號相同,均為取得高清晰度的火星地表照片,并探測火星大氣結(jié)構(gòu)及組成以及尋找是否有生命的跡象。
1976年8月7日,海盜2號探測船進(jìn)入環(huán)繞火星的軌道中,大約一個月后,無人登陸艇與軌道探測太空船脫離,于1976.9.3在火星成功軟著陸。登陸艇傳回約一千四百多幅火星地表影像。照片顯示火星上空有許多灰塵,從而使天空呈現(xiàn)粉紅色,另外火星地表的紅色系由于大氣中含有氧化鐵所致。在環(huán)繞火星軌道706圈后,海盜2號軌道太空船于1978年7月25日停止傳送資料;無人登陸艇也在1980年4月11日與人類失去聯(lián)系,永遠(yuǎn)留在了火星上。
1975年8月20日海盜1號發(fā)射升空,海盜1號包括軌道太空探測船以及無人登陸艇。重3399公斤的軌道探測船于1976年6月19日進(jìn)入環(huán)繞火星的軌道,執(zhí)行火星大氣的探測工作。海盜1號軌道探測船於1980.8.17環(huán)繞火星1400圈後停止傳送訊號,1982年11月13日登陸艇亦失去聯(lián)系。
北京時間2003年7月8日11時18分,"機(jī)遇"號由德爾塔2型火箭從佛羅里達(dá)州卡納維拉爾角發(fā)射上天。它將與6月10日發(fā)射的"勇氣"號火星車,于明年1月在火星分別著陸?!皺C(jī)遇”號將降落在“梅里迪亞尼平面”,據(jù)探測此地存在氧化鐵,這種礦物通常在有液態(tài)水的環(huán)境下生成?!坝職狻碧柕闹懙攸c“古謝夫環(huán)形山”曾發(fā)現(xiàn)過干涸河床存在的跡象。這兩個著陸區(qū)域相距約9600公里,分布于火星的相反兩側(cè)。
北京時間2003年6月11日,"勇氣"號成功發(fā)射升空?!坝職狻碧柕妹悦绹鴣喞D侵?歲女孩索菲·科利斯。在美國宇航局去年底發(fā)起的為兩輛火星車取名的活動中,科利斯脫穎而出,她為兩輛火星車分別取名“勇氣”號和“機(jī)遇”號。按計劃,探測器將于第二年1月飛抵火星軌道,之后將通過降落傘和氣囊緩沖方式,向火星“古謝夫環(huán)形山”投下“勇氣”號,以尋找水存在過的蹤跡,分析是否有適合生命存在的條件?!坝職狻碧柕奶綔y使命初步定為90個火星日(相當(dāng)于地球上的92天)。
“勇氣”號是迄今美國發(fā)射的最尖端的火星探測裝置,其頂部的桅桿式結(jié)構(gòu)上裝有全景照相機(jī)及具有紅外探測能力的微型熱輻射分光計。它們的位置與人眼高度相當(dāng),可以幫助科學(xué)家們確定火星上哪些巖石和土壤區(qū)域最有探測價值?;鹦擒嚿线€有一個末端裝備了各種工具的“手臂”。工具之一為顯微鏡成像儀,它能像地質(zhì)學(xué)家手中的放大鏡一樣,以幾百微米的超近距離對火星巖石紋理進(jìn)行審視。另外還有穆斯鮑爾分光計和阿爾法粒子X射線分光計,可以用來進(jìn)一步分析巖石構(gòu)成。還有一個相當(dāng)于地質(zhì)學(xué)家常用的小錘子,能除去火星巖石表面歷經(jīng)歲月滄桑的巖層,為研究巖石內(nèi)部提供方便。這臺6輪火星車將依靠餐桌大小的太陽能電池板獲得動力?!坝職狻碧栭L1.6米、寬2.3米、高1.5米,重174公斤?!坝職狻碧柼綔y距離預(yù)計將達(dá)到6到10個足球場的長度。此外,“勇氣”號還成功實現(xiàn)了集通信、拍攝和計算等功能于一身,它的計算機(jī)每秒能執(zhí)行約2000萬條指令。
歐洲宇航局的“火星快車”衛(wèi)星將攜帶火星著陸器“小獵犬”2號,于北京時間2003年6月3日1時47分在哈薩克斯坦發(fā)射升空?!靶~C犬”2號重73磅,安裝有攝像頭、傳感器、顯微鏡、研石器和一間小型實驗艙,配有一只強(qiáng)大的機(jī)械臂。在理論上,這只機(jī)械臂能夠挖到火星地表5英寸以下的土壤。但火星快車著陸失敗。
火星探測器在火星軌道遙望自己的家園——地球。圖中右邊的小藍(lán)點就是地球,左邊是木星。點擊可以看到更清晰的大圖(包括月亮和木星的幾個衛(wèi)星)。
上面圖片木星與地球間的距離被拉近,為的是縮小圖片尺寸。圖中可見木星的衛(wèi)星和月亮。
地球和月亮。圖中地球白色部分大致為北美和南美洲部分。
載著“勇氣”號探測器的火箭啟程
美航天局發(fā)射的“勇氣”號和“機(jī)遇”號分別于2003、04年發(fā)射,勇氣號在火星地面工作了7年,機(jī)遇號至今仍然在頑強(qiáng)工作著,而它們的設(shè)計壽命原本只有3個月。我們現(xiàn)在看到的許多火星地表圖像都是它們拍攝的。這兩個探測器著陸的情況:時速從1.6萬公里降低到時速1600公里。當(dāng)飛行器處于火星表面上空130公里時,從中彈出帶有降落傘的登陸器。降落傘下方吊著一臺火箭發(fā)動機(jī),發(fā)動機(jī)用20米長的系繩再吊著由氣袋包裹的登陸器。當(dāng)?shù)顷懫麟x火星表面還有150米時,火箭發(fā)動機(jī)點燃產(chǎn)生后推力,它使登陸器能懸停在15米的高度上。幾秒鐘后,系繩被割斷,降落傘飛離,登陸器自由落體到火星表面。用氣袋包裹的登陸器將在火星表面上至少彈跳15次,才靜止下來。傳感器和傳動裝置能讓登陸器的正面位置朝上,然后氣袋放掉充氣,登陸器像花卉開花一樣自動打開,顯露出火星車。
登陸器釋放出火星車后,火星車不會立即行駛,首先慢慢打開太陽能電池板及其他部件,然后將拍攝登陸地點的全景圖。經(jīng)過4到5天的檢驗后,再發(fā)出指令打開火星車的車輪,然后開始探測工作。火星車每天可行駛40米,以尋找有趣的巖石。安裝有6個車輪的機(jī)器人火星車具有機(jī)械臂,每個臂上裝有顯微鏡、元素識別光譜儀及“巖石磨蝕工具”。巖石磨蝕工具可繪制局部地區(qū)礦物圖。火星車每天下午向仍然在火星軌道上運行的飛行器發(fā)送二次數(shù)據(jù)。飛行器再將這些數(shù)據(jù)發(fā)回地球。
火星車重160公斤,大小如餐桌,具有立體視覺能力,鏡頭高度類似人眼高度,以保證圖像似人眼親見。自動導(dǎo)航系統(tǒng)能讓火星車越過各種障礙物。
更早些時候的1975年8月20日和9月9日,美國還發(fā)射了“海盜”1號和“海盜”2號兩個探測器。發(fā)射10個月之后,海盜1號和海盜2號進(jìn)入繞火星軌道并投下了兩個著陸器。1976年7月20日和9月3日兩個著陸器分別降落在火星表面相距6500公里的地點(克立塞和烏托邦)。著陸器成功地把火星土壤和大氣特性的測量結(jié)果以及著陸地點附近的彩色照片發(fā)回了地球。專為尋找生命跡象而設(shè)計的實驗則未能得到肯定結(jié)果。軌道器同時向地球發(fā)回了火星廣闊表面的照片。下面是著陸器發(fā)回的部分圖片。
著陸器四周的全景圖片,圖中下部為著陸器部分。
火星車準(zhǔn)備出發(fā)
火星車駛上火星地面
著陸器向火星上空的軌道器發(fā)送數(shù)據(jù)的天線
火星車回首望著陸器?;鹦堑孛媪粝聜ゴ笥∮洝?br>
火星車在布滿亂石的地面行進(jìn)
以下是一組由登陸器拍攝的火星地表景觀圖片。它們使人類第一次認(rèn)識了地球以外的行星?;鹦巧想m然一片荒涼,但在我們眼里,它的樣子并不陌生。人們在期望火星出現(xiàn)綠洲的時候,更應(yīng)該關(guān)注、熱愛我們的地球。
圖中右下是登陸器的支腳部分
火星上的日落。
以下是勇氣號和機(jī)遇號拍攝的一些圖片
拼合的全景圖像,可見火星車足跡。
美國宇航局的好奇(Curiosity)號火星探測器是一個汽車大小的火星遙控設(shè)備。它是美國第四個火星探測器,也是第一輛采用核動力驅(qū)動的火星車,其使命是探尋火星上的生命元素。2011年11月26日23時2分,好奇號火星探測器發(fā)射成功,順利進(jìn)入飛往火星的軌道。2012年8月6日成功降落在火星表面,展開為期兩年的火星探測任務(wù)。
下圖是好奇號發(fā)回的最新圖片,原圖近10億像素。
下圖為好奇號在發(fā)射前的樣子。