火星96
 火星96轨道探测器的模型 | |
| 所属组织 | 俄罗斯太空中心 |
|---|---|
| 任务类型 | 轨道探测/登陆探测/穿透探测 |
| 入轨时间 | 上面节失败，造成探测器发射后一天即重返大气层，飞掠玻利维亚上空 |
| 发射时间 | 1996年11月16日 |
| 运载火箭 | 质子-K/D-2 |
| COSPAR ID | 1996-064A |
| SATCAT no. | 24656 |
| 官方网站 | 火星96(俄罗斯空间研究所) |
| 质量 | 6180 公斤 |
火星96（另外称之为火星8号）是一个俄罗斯在1996年所进行的火星太空探测计画，与火星计画中相同名称的任务并无关联性。当第二次的第四节火箭点火失败时，探测器零件重新返回大气层并在太平洋、智利、玻利维亚一带解体成一条320公里长的碎片带[1] 火星96太空探测器是基于1988年弗伯斯1号、弗伯斯2号的架构所建造而成，两台探测器皆堪称当代最新设计的探测器但最终均以失败收场；火星96的设计者也相信已经将弗伯斯太空探测器的缺陷修复，遗憾的是火星96在发射阶段就宣告失败，永远无法证明错误是否已经被修正。 然而在当时火星96号称是最重的行星际探测器，也是一项野心勃勃的探测任务。火星96包括轨道探测器、表面登陆器、表面穿透器，不仅探测方式众多，火星96的仪器也由法国、德国等欧洲国家与美国提供，相似的仪器被用在2003年发射的火星特快车。
科学目标[编辑]
火星96是为了解决人类对于未知的火星所产生的数个难题[2]。任务的科学目标是要解开火星的表面、大气、内部构造的演进史，其他目标包括轨道环绕器的天体物理研究[2]。科学任务被分为数个大类。其中火星表面探测[2]包括绘制全火星的地形图、矿物分布地图、土壤成分分析、冰晶石研究与深层结构探查；大气研究[2]则包含气候调查、某些大气物质例如水、二氧化碳、臭氧...等。全火星监测、压力变化分析、气溶胶特性研究；内部结构研究[2]包括火星地壳厚度、火星磁场热通量、搜寻火山活动、研究地震频率；电浆方面探索[2]包含磁场的方向与强度，除此之外，离子与电浆成分、磁层边界也在本项研究之中；天体物理学[2]由轨道环绕器负责探究、研究宇宙射线中的伽马射线爆发、太阳与其他恒星的震荡关系。
太空探测器设计[编辑]
轨道探测器[编辑]
火星96轨道探测器是基于弗布斯轨道探测器所设计的三轴向稳定的太空船[3]，具有高增益天线、中增益天线各一座。两片大型太阳能电池板在火星96的彼测。另外有一枚可抛式推进系统，在火星96插入火星轨道时与之分离。两台表面登陆器位于轨道探测器的顶部；两枚表面穿透器则与推进装置相连，位于轨道探测器中间部分有微处理器、内部暂存系统[3]。火星96含燃料时重达6180公斤；而不含燃料重量为3159公斤[3]。
表面登陆器[编辑]
两台表面登陆器皆装载于高1公尺、直径约1公尺的壳形舱内，含外壳重量约86公斤、仪器总重7公斤[4]。表面登陆器具有数据处理元件（SDPI），可以操控表面登陆器的运作；通讯部件包含接收器与发送器，可进行数据传输，数据传输速度最快可达8,000位元/秒[3][4]（1,000位元组/秒）；电力来源则倚靠放射性同位素热电机（RTGS）。特别的是两台表面登陆器皆携带CD片，内容包括启发火星探测的科幻故事、声音、艺术，主要是献给未来人类探索火星的礼物，表面登陆器预定运作一年。
表面穿透器[编辑]
表面穿透器包括两个主要构造：前穿刺部与后著陆部。当表面穿透器击中火星表面时，前穿刺部会分离并向下穿刺约5~6公尺深；后著陆部则著陆并与前穿刺部以一条线相连。前穿刺部包含一项内务设备与分析设备的一部分；后著陆部则包含无线电系统与其他的分析设备，数据传输速度最快可达8,000位元/秒[5]（1,000位元组/秒）。同样地，表面穿透器也使用放射性同位素热电机（RTGS）做为动力来源。整个表面穿透器约种50公斤[5]。表面穿透器会以5~6公里/秒的速率穿刺火星表面[5]。表面穿透器预定运作一年。
原定计画[编辑]
发射[编辑]
火星96在1996年11月16日借由质子-K/DM组级运载火箭航向火星，本型号的第四节运载火箭在此之前只使用过两次，分别是1988年前往火星的弗伯斯1号、弗伯斯2号。前三节燃料会完全耗尽并脱离，而第四节——也被称做Block D-2会将火星96送入环绕地球的停泊轨道；此后Block D-2会再次点火，将火星96导向火星位置，。当Block D-2燃料耗尽，会与轨道探测器分离，开始展开自身的天线同时启动轨道探测器的推进装置。行进的过程中，太阳能电池板、PAIS科学平台也开始运作。
星际遨游[编辑]
星际漫游长达10个月，两次轨道修正计画原定在本阶段进行，天体物理学研究也会在此时运作。计画到达火星时间为1997年9月12日。
抵达[编辑]
在抵达前5天，火星96将登陆探测器释放在北半球两个不同的地点，将登陆探测器释放后，轨道探测器会改变轨道，为进入环绕火星做准备。在适当的时刻，轨道探测器的主引擎会启动并使之减速，进而进入环绕火星轨道。一开始的轨道近地点约500公里；远地点约52000公里，环绕周期为43.09小时。
登陆探测器著陆[编辑]
在轨道探测器进入火星轨道之时，登陆探测器已经在火星上软著陆。两台登陆探测器的程序是相同的，均先借由气动压力减速，在距离火星表面19.1公里时开启降落伞；18.3公里高空则与防热盾分离。到达火星表面时，下方有安全气囊的登陆探测器会与降落伞分离。著陆完成后，四片花瓣状的外罩会打开，并传送讯后给轨道探测器。
轨道探测器环绕[编辑]
轨道探测器的第一个任务是确认两台登陆探测器均传送成功著陆的讯号。释放穿透探测器的时间为进入火星轨道环绕7至28天后进行，在穿透探测器释放之前无法进行其他的科学研究，直到穿透探测器、某先推进部件被移除后方可进行。
穿透探测器穿刺[编辑]
两枚穿透探测器的构造相同、著陆程序也一致。利用旋转的方式脱离轨道探测器，并触发固态火箭的启动，开始朝向火星表面靠近。经过20~22小时后，穿透探测器会与火星表面大气接触，此时会启动刹车装置，前穿透部与后著陆部分离，如此可以使前穿透部插入更深的火星表面，穿刺进入后，可以透过与后著陆部的连线将讯息回传给轨道探测器。
轨道探测器科学探测[编辑]
约进入火星轨道环绕1个月后，此时已抛弃推进装置、释放穿透探测器，正是进入主要科学探测阶段。原定轨道探测器至少运作一个地球年，其中环绕轨道会飞越火卫二、但飞掠火卫一的计画在最终版本未能实现。如过延展计画付诸实行，多运行的2~3个月环绕周期将减至9小时。
任务失败[编辑]
1996年11月16日20时48分53秒（格林威治标准时间）质子K型运载火箭发射升空，直到进入停泊轨道时情况一切正常，但第二度点燃Block D-2遭遇到困难，火星96分离开来而且推进器也自动重新点燃，没了推进器推送的火星96被地球重力牵引而重返大气层；第四节火箭随后也焚毁于大气层。但美国与俄罗斯对于重返大气层的时间认定上存在分歧[6]，如下所述。
结论[编辑]
审查委员会对于火星96的失败无法确定是Block D-2的问题还是火星96本身的故障。主因为审查委员会无法取得关键部件的遥测数据，进而无法推断失败的主因。 除此之外有关于坠毁地点也引发争论，因为火星96携有200公克小珠状的钸-238，钸-238被装载在穿透探测器、登陆探测器中，依照设计理论上可以承受住重返大气层的热力，所以很有可能散落在地球上，造成辐射污染。纵然这些携有钸-238的物件可能会对地球造成严重的影响，但俄罗斯当局并未做出进一步的弥补行动[1]。原定火星96会在大气层中完全烧毁，残存碎片会坠入太平洋中[6]，不过火星96解体后散落形成长320、80公里宽经过的碎片带污染了大片地表。推定碎片带经过智利的伊基克，但在当地并没有任何搜寻到碎片的报告[7]，所以没有去回收这些污染物。到了1997年3月，美国航太司令部更表态提到，声称火星96并未如俄方所说，进入正确的重返地球轨道[1]。
参见[编辑]
参考文献[编辑]
- ^ 1.0 1.1 1.2 James Oberg. 火星96重返大氣層. New Scientist. 1999年3月6日 [2009年9月9日]. （原始内容存档于2009年8月18日）.
- ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 IKI. 火星96科學目標. IKI. [2012年8月18日]. （原始内容存档于2012年8月21日）.
- ^ 3.0 3.1 3.2 3.3 IKI. 火星96技術諸元. IKI. [2012年8月19日]. （原始内容存档于2012年8月22日）.
- ^ 4.0 4.1 IKI. 火星96表面登陸器技術諸元. IKI. [2012年8月19日]. （原始内容存档于2012年8月22日）.
- ^ 5.0 5.1 5.2 IKI. 火星96表面穿透器技術諸元. IKI. [2012年8月19日]. （原始内容存档于2012年8月22日）.
- ^ 6.0 6.1 Igor Lissov, with comments from Jim Oberg. 火星96的真相. Federation of American Scientists (www.fas.org). 1996年9月19日 [2009年9月9日]. （原始内容存档于2010年11月11日）.
- ^ Mars 96 Failure - Timeline from launch to re-entry. [2012-08-19]. （原始内容存档于2012-08-08）.
- Likin, V., et al., Harri, A.-M., Lipatov, A., et al., A sophisticated lander for scientific exploration of Mars: scientific objectives and implementation of the Mars-96 Small Station, Planetary and Space Science, 46, 717-737, 1998.
外部链接[编辑]
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