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好奇號

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好奇號
Curiosity
Curiosity Self-Portrait at 'Big Sky' Drilling Site.jpg
好奇号在火星夏普山山腳下的自拍,攝於2015年10月(用於拍攝照片的機械手臂已被編修而隱藏)
任务类型火星探測車
运营方NASA
网站https://mars.nasa.gov/msl/home/
任務時長計畫23地球月
自降落已3771日,即10年3个月又27天,持續中
航天器属性
航天器类型火星車
制造方波音洛克希德·馬丁噴射推進實驗室
無燃料質量900 公斤
尺寸長 2.9 公尺, 寬 2.7 公尺,
高 2.2 公尺
任務開始
發射日期2011年11月26日 (2011-11-26)
15:02:00.211 UTC (10:02 EST)[1][2]
載具擎天神五號541型 (AV-028)
發射場卡納維拉爾角空軍基地 LC-41[3]
火星探測車
著陸日期2012年8月5日, 05:17 UTC SCET英语Spacecraft Event Time[4]
MSD 49269 05:50 AMT
著陸點蓋爾撞擊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
 

好奇號(英語:Curiosity)是一輛美國太空總署火星科學實驗室轄下的火星探測車,主要任務是探索火星的蓋爾撞擊坑[6],為美國太空總署火星科學實驗室計劃的一部份。

好奇號在2011年11月26日北美東部標準時間10:02於卡納維拉爾角空軍基地進入火星科學實驗室太空船,並成功在2012年8月6日協調世界時05:17於伊奧利亞沼著陸[4]。好奇號經過56,300萬公里的旅程,著陸時離預定著陸點布雷德伯里着陆场[5]只相差2.4公里[7]

好奇號的任務包括:探測火星氣候地質,探測蓋爾撞擊坑內的環境是否曾經能够支持生命,探測火星上的水,及研究日後人類探索的可行性[8][9]

好奇號的設計將是計畫中的火星2020探測車任務設計基礎。2012年12月,好奇號原本執行2年的探測任務被無限期延長[10]

2014年6月24日,好奇號在發現火星上曾經有適合微生物生存的環境之後執行滿一個火星年的探測任務[11]

2018年11月12日,由地球24名科學家組成的團隊,利用延遲15分鐘指令發送,控制與駕駛距地球約1億2,600萬公里的好奇號,駛往預定位置[12]

命名[编辑]

由兒童和青少年命名火星車是NASA的慣例。2008年11月18日,一項面向全美五歲至十八歲學生的為火星車命名的比賽開始。2009年3月23日至29日,普通公眾有機會為九個進入決定的名字進行投票,為火星車的最終命名作為參考。2009年5月27日,NASA宣佈六年級的华裔女生馬天琪(Clara Ma)的“好奇”最終贏得了勝利[13]

成果[编辑]

2013年9月19日,根據從好奇號得到的進一步測量數據,NASA科學家報告,並沒有偵測到大氣甲烷(atmospheric methan)存在跡象,測量值為0.18±0.67 ppbv,對應於1.3 ppbv上限(95%置信限),因此總結甲烷微生物活性概率很低,可能火星不存在生命。但是,很多微生物不會排出任何甲烷,仍舊可能在火星發現這些不會排出任何甲烷的微生物。[14][15][16]

2015年9月26日,美国航空航天局科學家報告,火星探測車好奇號發現火星土壤含有豐富水分,大約為1.5至 3重量百分比,顯示火星有足夠的水資源供給未來移民使用。[17][18][19][20]

裝置[编辑]

主控電腦[编辑]

採用2台(其中一台為備用)IBM特製型號的電腦,可以承受-55和70度氣溫變化以及1000戈瑞的輻射水平。[21]

科學仪器[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]

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宇航局[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。

通訊速度[编辑]

好奇號與地球的直接數據頻寬大約8Kbit/s左右,但與火星上的3個軌道器的最理想傳輸頻寬則能達到2兆节/秒[31],而2001火星奧德賽號與地球的最大頻寬為256Kbit/s,火星偵查軌道器與地球的最大頻寬為6Mbit/s,但大部分的時間都不會達到此速度。

當火星偵查軌道器或火星特快車從漫遊車上空飛過时,每次能通訊八分鐘,最多能傳輸100~250Mbit的數據,而這100~250Mbit數據需要等待下一次與地球通訊才能傳輸到地球,若火星奧德賽號與漫遊車和地球同時通訊時,火星奧德賽號可以將漫遊車的緩衝資料立刻傳送。

特别装置[编辑]

1美分硬币[编辑]

火星手持透镜成像仪用來校準的標靶,內中的圓形物體就是1美分硬幣。(三維影像页面存档备份,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。

著陸[编辑]

著陸地點[编辑]

HiRISE(MRO)觀測到的好奇號和周邊地區,左為北 (2012年8月14日)

画廊[编辑]


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年美国宇航局火星探路者号)[39] [40][41][42] 2 兆赫[43]Intel 80C85 512 KB 176 KB 自定义循环执行 不适用于循环执行
探路者号着陆器 (1997年美国宇航局)[39]
(旅居者号探测车的平台)
20 兆赫 MFC 128 MB 6 MB VxWorks[44]多任务处理 低于75%
勇气号机遇号 (火星探测漫游者,2004年美国宇航局)[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年美国宇航局)[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年美国宇航局)[47] 200 兆赫 BAE RAD750 256 MB 2 GB 256 KB VxWorks(多任务处理)[48] ?
阿克戎槽溝阿西達里亞平原亞拔山亞馬遜平原阿拉伯高地阿卡迪亞平原阿爾及爾平原克律塞平原塞東尼亞區代达利亚高原埃律西昂山埃律西昂平原蓋爾撞擊坑希臘平原赫斯珀利亞高原霍頓撞擊坑伊卡利亞高原伊希地平原耶澤羅撞擊坑羅蒙諾索夫撞擊坑李奧撞擊坑米蘭科維奇撞擊坑涅瑞達山脈尼羅瑟提斯桌山群諾亞高地奧林帕斯山南極高原普罗敦尼勒斯桌山群太陽高原敘利亞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號谷北方大平原火星地图
此为可互动图片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,鼠标移至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
小猎犬2号
好奇号
深空2号
罗莎琳德·富兰克林号
洞察号火星探测器
火星2020
火星2号
火星3号
火星6号
火星极地着陆者号
机遇号火星漫游车
绿谷 (火星)
斯基亚帕雷利EDM登陆器
旅居者号
勇气号火星探测器
祝融号火星车
海盗号
海盗2号

参看[编辑]

參考資料[编辑]

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外部連結[编辑]