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好奇号

美國火星探測器

好奇号（英语：Curiosity）是一辆美国国家航空航天局火星科学实验室辖下的火星探测器，主要任务是探索火星的盖尔撞击坑[6]，为美国国家航空航天局火星科学实验室计划的一部分。

好奇号
Curiosity
好奇号在火星夏普山山脚下的自拍，摄于2015年10月（用于拍摄照片的机械手臂已被编修而隐藏）
任务类型火星探测车
运营方NASA
网站https://mars.nasa.gov/msl/home/
任务时长计划23地球月
自降落已4273日，即11年8个月又12天，持续中
航天器属性
航天器类型火星车
制造方波音、洛克希德·马丁、喷射推进实验室
干质量900 公斤
尺寸长 2.9 米, 宽 2.7 米,
高 2.2 米
任务开始
发射日期2011年11月26日 (2011-11-26)
15:02:00.211 UTC (10:02 EST)[1][2]
运载火箭擎天神五号541型 (AV-028)
发射场卡纳维拉尔角空军基地 LC-41[3]
火星探测车
着陆日期2012年8月5日, 05:17 UTC SCET（英语：Spacecraft Event Time）[4]
MSD 49269 05:50 AMT
着陆点盖尔撞击坑埃俄利斯沼（布雷德伯里着陆场）[5]，4°35′31″S 137°26′25″E / 4.59194°S 137.44028°E / -4.59194; 137.44028
 

好奇号在2011年11月26日北美东部标准时间10:02于卡纳维拉尔角空军基地进入火星科学实验室航天器，并成功在2012年8月6日协调世界时05:17于伊奥利亚沼着陆[4]。好奇号经过56,300万公里的旅程，着陆时离预定着陆点布雷德伯里着陆场[5]只相差2.4公里[7]。

好奇号的任务包括：探测火星气候及地质，探测盖尔撞击坑内的环境是否曾经能够支持生命，探测火星上的水，及研究日后人类探索的可行性[8][9]。

好奇号的设计将是计划中的火星2020探测车任务设计基础。2012年12月，好奇号原本执行2年的探测任务被无限期延长[10]。

2014年6月24日，好奇号在发现火星上曾经有适合微生物生存的环境之后执行满一个火星年的探测任务[11]。

2018年11月12日，由地球24名科学家组成的团队，利用延迟15分钟指令发送，控制与驾驶距地球约1亿2,600万公里的好奇号，驶往预定位置[12]。

命名 编辑

由儿童和青少年命名火星车是NASA的惯例。2008年11月18日，一项面向全美五岁至十八岁学生的为火星车命名的比赛开始。2009年3月23日至29日，普通公众有机会为九个进入决定的名字进行投票，为火星车的最终命名作为参考。2009年5月27日，NASA宣布六年级的华裔女生马天琪（Clara Ma）的“好奇”最终赢得了胜利[13]。

成果 编辑

2013年9月19日，根据从好奇号得到的进一步测量数据，NASA科学家报告，并没有侦测到大气甲烷（atmospheric methan）存在迹象，测量值为0.18±0.67 ppbv，对应于1.3 ppbv上限（95%置信限），因此总结甲烷微生物活性概率很低，可能火星不存在生命。但是，很多微生物不会排出任何甲烷，仍旧可能在火星发现这些不会排出任何甲烷的微生物。[14][15][16]

2015年9月26日，美国航空航天局科学家报告，火星探测器好奇号发现火星土壤含有丰富水分，大约为1.5至 3重量百分比，显示火星有足够的水资源供给未来移民使用。[17][18][19][20]

装置 编辑

主控电脑 编辑

采用2台（其中一台为备用）IBM特制型号的电脑，可以承受-55和70度气温变化以及1000戈瑞的辐射水平。[21]

科学仪器 编辑

 
火星科学实验室构造图

化学与矿物分析仪（CheMin） 编辑

火星着陆相机(MARDI) 编辑

 
火星着陆相机

火星着陆相机固定在“好奇号”车体的左前下角，在降落到火星表面过程中，着陆相机在距地面约3.7公里(2.3英里)到近5米(16英尺)的空中开始，以每秒四帧，每次曝光1.3毫秒的速度拍摄了约两分钟1600×1200像素的彩色图像[22][23]。火星着陆相机的像素比例变化范围从2公里(1.2英里)处的1.5米(4.1英尺11英寸)到2米(6英尺7英寸)处的1.5毫米(0.059英寸)，并拥有90度的圆形视场。着陆相机配备了8G内部缓存，能存储4000多幅原始图像。它拍摄的图像可绘制周边地形和着陆位置的地图[22]。朱诺相机是依据火星着陆相机专为“朱诺号”探测器研制[24]。

机械手臂 编辑

主条目：机械手臂
 
2013年2月2日，在火星黄刀湾约翰·克莱因岩石上进行首次钻探测试[25]。

好奇号火星车配备了一条2.1米（6英尺11英寸）长的机械手臂，末端带一座能容纳五件设备的十字型转台，可在350°范围内旋转来转动所持的五件设备[26][27]。该机械臂利用三个关节向前伸展，并在行驶时收起，总质量30千克（66磅），直径（包括安装在上面的工具）约为60厘米（24英寸）[28]。它由MDA美国系统公司在之前的火星探测器2001着陆器、凤凰号着陆器和勇气号、机遇号两辆火星漫游车的机械臂基础上设计、制造和测试的。

五台设备中有两台是现场或接触式仪器，称为阿尔法粒子X射线光谱仪（APXS）和火星手部透镜成像仪（马赫利相机），其余三件与样品采集和处理功能有关：冲击钻、刷把、挖斗、筛分和分配粉末状岩石和土壤样品[26][28]。钻孔后岩石中的钻孔直径为1.6厘米（0.63英寸），深度可达5厘米（2.0英寸）[27][29]。

钻机上配备了两只备用钻头[30]。火星车的机械臂和转台系统可将阿尔法粒子X射线光谱仪和火星手部透镜成像仪放置在各自的目标前， 并钻入岩石内采集粉末样品，然后交由车内的火星样本分析设备（SAM）和化学与矿物分析仪进行化验，并将结果实时发回美国国家航空航天局[27]。

自2015年初以来，钻机中帮助凿岩的冲击机构出现间歇性短路。2016年12月1日，钻机内的电机又发生故障，导致漫游车无法移动机械臂并行驶到其他位置。故障隔离了钻机饲服制动器，怀疑是内部碎屑所导致。截至2016年12月9日，行驶和机械臂操作被恢复，但钻机仍无限期暂停。好奇号团队在2017年继续对钻机机构进行诊断和测试，并于2018年5月22日成功恢复钻探作业。

通讯速度 编辑

好奇号与地球的直接数据带宽大约8Kbit/s左右，但与火星上的3个轨道器的最理想传输带宽则能达到2兆节/秒[31]，而2001火星奥德赛号与地球的最大带宽为256Kbit/s，火星侦查轨道器与地球的最大带宽为6Mbit/s，但大部分的时间都不会达到此速度。

当火星侦查轨道器或火星特快车从漫游车上空飞过时，每次能通讯八分钟，最多能传输100~250Mbit的数据，而这100~250Mbit数据需要等待下一次与地球通讯才能传输到地球，若火星奥德赛号与漫游车和地球同时通讯时，火星奥德赛号可以将漫游车的缓冲资料立刻传送。

特别装置 编辑

1美分硬币 编辑

 
火星手持透镜成像仪用来校准的标靶，内中的圆形物体就是1美分硬币。（三维影像（页面存档备份，存于互联网档案馆））

这是一枚印有美国前总统林肯头像的1美分古董硬币，一个多世纪以前它诞生于美国造币厂，也是目前仍在流通的、使用时间最长的美国硬币。1909年，时任总统罗斯福下令制造这种硬币，以庆祝林肯诞辰100周年。[32]

虽然币值只有1美分，但如果以这枚硬币在耗资25亿美元的“好奇号”探索火星之旅中起到的作用来估量的话，它的价值高达7000美元。这枚硬币是“好奇号”火星手持透镜成像仪（Mars Hand Lens Imager, MAHLI）的一个重要零件。火星手持透镜成像仪位于“好奇号”机械臂末端，功能相当于一个超级放大镜，可以拍摄火星表面岩石、土壤的详细图像。

地理学家拍照时经常使用硬币作为校准器来确保照片比例精准。虽然“好奇号”火星探测器上装有其他更为复杂精致的校准器，但是美国国家航空航天局（NASA）还是决定把这枚由火星手持透镜成像仪工程师肯恩·埃迪特捐赠的硬币带上火星，以示对传统科学的尊重。

轮胎花纹 编辑

好奇号火星漫游车以莫尔斯电码形式在火星上留下了喷气推进实验室的标志[33]。好奇号在测试行驶中留下轮胎标记，以作为估计行驶距离的参考点。

NASA称，在火星表面缺乏明显地标的情况下，漫游车的视觉测距系统可利用这些标记测量距离。轮胎花纹不是普通的直线，而是点缀了对应莫尔斯电码中的点和破折号，每个轮子印有三个字符• – – – / • – – • / • – • •，翻译成英语是JPL，即负责漫游车的喷气推进实验室（Jet Propulsion Laboratory）名字缩写。

着陆 编辑

着陆地点 编辑

 
HiRISE(MRO)观测到的好奇号和周边地区，左为北 (2012年8月14日)

画廊 编辑

视频录像
  • 好奇号的降落。
好奇号探测车
  •  
    Mast head with ChemCam, MastCam-34, MastCam-100, and NavCam
  •  
    Rover wheels are 50 cm（20英寸） in diameter
好奇号拍摄的图片
空中照片
火星存在水的证据 （火星水文）[35][36][37]
 
Peace Vallis and related alluvial fannear Curiosity's landing ellipse and landing site (noted by +).
 
"Hottah" rock outcrop on Mars - an ancient streambed viewed by Curiosity (September 14, 2012) (close-up) (3-D version).
 
"Link" rock outcrop on Mars - compared with a terrestrial fluvial conglomerate – suggesting water "vigorously" flowing in a stream.
Curiosity on the way to Glenelg (September 26, 2012).
宽幅图片
 
Curiosity's first 360 degrees color panorama image (August 8, 2012).[34][38]
 
Curiosity's view, from about 200米（660英尺） away, of the Glenelg area - an important science destination (September 19, 2012).
 
Curiosity at "Grandma's House" which is at Yellowknife Bay - true color. (December 24, 2012).
 
Mosaic of MastCam pictures taken by the MSL/Curiosity rover on Mars at sunset with real colors (enhanced).

其他 编辑

火星探测车嵌入式计算机系统比较
探测车(任务、组织、年份) 芯片 内存 闪存 只读内存 操作系统 自主软件可用芯片时间
旅居者号探测车 (1997年美国国家航空航天局火星探路者号)[39] [40][41][42] 2 兆赫[43]Intel 80C85 512 KB 176 KB 无 自定义循环执行 不适用于循环执行
探路者号着陆器 (1997年美国国家航空航天局)[39]
(旅居者号探测车的平台) 		20 兆赫 MFC 128 MB 无 6 MB VxWorks[44] （多任务处理） 低于75%
勇气号和机遇号 (火星探测漫游者，2004年美国国家航空航天局)[39] 20 兆赫 BAE RAD6000 128 MB 256 MB 3 MB VxWorks（多任务处理） 低于75%
好奇号 (火星科学实验室，2011年美国国家航空航天局)[39][45][46] 200 兆赫 BAE RAD750 256 MB 2 GB 25 KB VxWorks（多任务处理） 低于75%
毅力号 (火星2020，2020年美国国家航空航天局)[47] 200 兆赫 BAE RAD750 256 MB 2 GB 256 KB VxWorks（多任务处理）[48] ?
 阿克戎槽沟阿西达里亚平原亚拔山亚马逊平原阿拉伯高地阿卡迪亚平原阿尔及尔平原克律塞平原塞东尼亚区代达利亚高原埃律西昂山埃律西昂平原盖尔撞击坑希腊平原赫斯珀利亚高原霍顿撞击坑伊卡里亚高原伊希地平原耶泽罗撞击坑罗蒙诺索夫撞击坑李奥撞击坑米兰科维奇撞击坑涅瑞达山脉尼罗瑟提斯桌山群诺亚高地奥林帕斯山南极高原普罗敦尼勒斯桌山群太阳高原叙利亚高原坦塔罗斯槽沟群滕比高地塞壬高地塔尔西斯山群乌托邦平原水手号谷北方大平原
 该火星地形图为可互动图片，标注了火星表面各着陆器与火星车的位置，图片不同位置可查看相应信息，点击将跳转至相应条目。海拔以不同颜色呈现：白色和棕色表示最高海拔（+12至+8公里）；其次是粉色和红色（+8至+3公里）；黄色为0公里；绿色和蓝色为较低海拔（低至-8公里）。轴线为经纬度；极地地区有标注。
  活跃探测车   不活跃   活跃着陆器   不活跃  未来

参看 编辑

参考资料 编辑

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外部链接 编辑

维基共享资源上的相关多媒体资源：好奇号
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