海盜號火星探測器

海盜號火星探測器海盜號探測器01探測器簡介實(shí)踐結(jié)論海盜2號背景介紹海盜1號軌道器目錄030502040607著陸器錯(cuò)過火星生命最終逐一失效誤殺火星生物目錄0908010基本信息海盜號探測器是美國于1975年8月20日和9月9日發(fā)射的兩個(gè)火星探測器，用于探索火星上有無生物。這兩個(gè)探測器由軌道飛行器和登陸艙組成，長為5.08米，重3530千克，其中軌道飛行器重2330千克，登陸艙重1200千克，用三腳支撐，裝有生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)箱、測量挖掘設(shè)備、兩臺電視攝像機(jī)、機(jī)械手和電源。探測器簡介探測器簡介海盜號探測器1975年8月20日和9月9日,美國發(fā)射了兩個(gè)海盜號探測器，用于探索火星上有無生物。這兩個(gè)探測器由軌道飛行器和登陸艙組成，長為5.08米，重3530千克，其中軌道飛行器重2330千克，登陸艙重1200千克，用三腳支撐，裝有生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)箱、測量挖掘設(shè)備、兩臺電視攝像機(jī)、機(jī)械手和電源。海盜1號和2號分別于7月20日和9月3日在火星表面軟著陸成功。背景介紹背景介紹火星是一個(gè)謎一般的行星，19世紀(jì)后期至20世紀(jì)前期，“火星運(yùn)河”、“火星人”等一度被傳得沸沸揚(yáng)揚(yáng)，科幻小說家所著的《大戰(zhàn)火星人》之類的小說也廣為傳播。人類進(jìn)入空間探測時(shí)代后，火星理所當(dāng)然成了十分吸引人的探測目標(biāo)。繼前蘇聯(lián)發(fā)射幾艘“火星號”探測器和美國發(fā)射“水手9號”探測器探測火星之后，美國又在1975年啟動(dòng)了2艘“海盜號”探測火星的計(jì)劃。兩個(gè)“海盜號”火星探測器在火星著陸1975年9月9日，美國發(fā)射了“海盜2號”火星探測器，在繞火星進(jìn)行了長時(shí)間的探測之后，它又放出火星著陸器于1976年9月30日在火星表面軟著陸。在這之前，1975年8月20曰，美國已發(fā)射了“海盜1號”火星探測器環(huán)繞火星探測，該探測器于1976年7月20日放出火星著陸器在火星表面軟著陸?！昂１I1號”和“海盜2號”像一對孿生兄弟，各方面都極為相似，甚至它們降落在火星表面的著陸器的結(jié)構(gòu)幾乎完全相同。兩艘“海盜號”在繞火星探測期間，發(fā)回了數(shù)萬張火星表面圖像的傳真照片，它們所放出的著陸器在火星表面著陸后，又發(fā)回了著陸地附近火星表面的大量近距傳真照片。

實(shí)踐結(jié)論實(shí)踐結(jié)論兩艘“海盜號”的探測表明，火星是一個(gè)荒涼的世界。其表面也有環(huán)形山，但比月面上要少得多，還有大峽谷、山脈以及蜿蜒曲折、外貌酷似河床的結(jié)構(gòu)物。由于火星表面大氣極其稀薄，緊挨固體表面處的大氣壓相當(dāng)于地球上海拔3萬米高度處的大氣壓，一旦有液態(tài)水存在，就會立即蒸發(fā)光。所以現(xiàn)在這些“河床”中肯定沒有液態(tài)水?；鹦潜砻娴乃芸赡芘c固態(tài)二氧化碳一樣，被凍結(jié)在南北兩極的極冠中。兩艘“海盜號”著陸器都有一個(gè)重要任務(wù)，即進(jìn)行生物探測實(shí)驗(yàn)。它們都裝有一個(gè)可以挖取火星表面之下土壤的手臂，把挖得的土壤放到著陸器的特殊實(shí)驗(yàn)室中，用碳14作示蹤原子，并用氣相分析分光儀來尋找有機(jī)化合物的痕跡，結(jié)果未能找到有微生物存在的跡像。但是，火星表面大量酷似干涸河床的結(jié)構(gòu)物似乎表明，火星在過去遙遠(yuǎn)的地質(zhì)年代中，當(dāng)時(shí)表面大氣壓比現(xiàn)今高得多，表面溫度也比現(xiàn)今高，很可能有大量的液態(tài)水在這種“河床”中流動(dòng)?，F(xiàn)今觀測到的河床結(jié)構(gòu)物很可能正是那時(shí)火星上洶涌澎湃的江河。有人認(rèn)為，那個(gè)時(shí)候火星上是一個(gè)有生命的世界。至于目前火星上是否還有生命存在，盡管在兩艘“海盜號”之后，美國又多次發(fā)射探測器探測火星，但這個(gè)問題至今還沒有確切的結(jié)論。

海盜1號海盜1號海盜1號于1975年8月20日在佛羅里達(dá)的堪培拉海角由TITAN3E-CENTAURD1型火箭發(fā)射升空。探測器于1976年6月19日進(jìn)入火星的軌道，著陸裝置于1976年7月20日在Chryse平原斜坡著陸成功。接著，它立即投入了事先編好程序的尋找火星微生物的工作中去（人們?nèi)栽跔幷摚夯鹦巧鲜欠裼猩锎嬖冢?，并存發(fā)回了難以置信的周景全彩色圖?？茖W(xué)家由此知道了原來火星的天空是略帶桃粉色的，并非是他們原先所想的暗藍(lán)色（天空是粉紅色，因?yàn)橄”〈髿庵械募t色塵粒反射太陽光所致）。著陸器在一片紅色沙地上著陸，大圓石向四周延伸，使得它的照相范圍最遠(yuǎn)。攜帶著陸器的海盜1號軌道器美國宇航局發(fā)射的“海盜1號”和“海盜2號”宇宙飛船在火星表面著陸。安裝在“海盜1號”和“海盜2號”宇宙飛船上的儀器提供了大量關(guān)于火星大氣及其表面的頗有價(jià)值的資料。采用生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的方式在火星土壤中發(fā)現(xiàn)了奇特的化學(xué)元素，但并沒有確鑿的證據(jù)表明火星上存在生命或其它的有機(jī)化合物。很明顯這顆行星的表面是貧瘠荒蕪的。這種說法20年后受到了挑戰(zhàn)，因?yàn)槊绹詈骄中Q，針對落在地球表面的火星巖石進(jìn)行的研究最終發(fā)現(xiàn)了微生物化石。海盜2號海盜2號海盜2號于1975年9月9日發(fā)射，于1976年8月7日進(jìn)入火星軌道，1976年9月3日觸地于烏托邦平原。完成同它姐妹探測器一樣的任務(wù)，意外地，地震檢波器的正常工作使它記錄了一次火星地震。海盜2號（VIKING2）的目標(biāo)是探測火星大氣結(jié)構(gòu)及組成以及尋找是否有生命的跡象。包含海盜2號（VIKING2）軌道太空船以及無人登陸艇，自卡納維爾角以泰坦（TITAN3E）運(yùn)載火箭發(fā)射升空，其主要任務(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。1976.8.7海盜2號探測船進(jìn)入環(huán)繞火星的軌道中，大約一個(gè)月后，無人登陸艇亦成功地自軌道探測太空船脫離而于1976.9.3以軟著陸的方式到達(dá)火星地表，進(jìn)行火星地表影像之拍攝工作。海盜號探測器模擬圖由海盜1號及海盜2號軌道太空船所做的觀測，對於火星地形了解有極大的幫助，而無人登陸艇并傳回約1400張以上之火星地表影像。由照片之分析可知，火星上空有許多灰塵，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。環(huán)繞火星軌道706周後，海盜2號軌道太空船于1978.7.25停止傳送資料；而無人登陸艇也在1980.4.11失去。軌道器軌道器攜帶著陸器的海盜號軌道器軌道器的主要功能是運(yùn)送著陸器到火星，偵測定位以確認(rèn)著陸地點(diǎn),為著陸器進(jìn)行通訊中繼，以及進(jìn)行其自身的科研項(xiàng)目。軌道器基于較早的水手9航天器，其橫截面為約2.5米的八邊形?？傊?328千克，其中1445千克為推進(jìn)劑和姿態(tài)控制氣體。軌道器總高度3.29米。四個(gè)太陽能電池翼沿軌道器軸對稱布置，相對的太陽能電池翼展寬為9.75米。每個(gè)翼板上安裝兩塊1.57×1.23米面積的太陽能電池板，太陽能板由34，800塊太陽能電池構(gòu)成，在火星可提供620瓦特功率。電能也貯存于兩個(gè)30安時(shí)鎳鉻電池。主推進(jìn)器為使用二元推進(jìn)劑（甲基肼和四氧化二氮）的液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)推力1323牛頓，換算為Delta-V為1480米/秒。發(fā)動(dòng)機(jī)可雙軸擺動(dòng)9度。姿態(tài)控制由12個(gè)小壓縮氮噴嘴、太陽尋獲傳感器、巡航太陽傳感器、老人星跟蹤器和由六個(gè)三軸穩(wěn)定陀螺儀構(gòu)成的慣性部件和兩個(gè)加速計(jì)。通訊系統(tǒng)包括一個(gè)20瓦特S波段（2.3GHz）發(fā)射機(jī)、兩個(gè)20瓦特行波管放大器。為了無線電科學(xué)研究和通訊實(shí)驗(yàn)設(shè)置的X波段（8.4GHz）下行鏈路。S波段（2.1GHz）上行鏈路。1.5米雙軸穩(wěn)定拋物面天線、固定低增益天線、兩個(gè)1280兆位磁帶記錄器和一個(gè)381MHz中繼無線電裝置?？茖W(xué)儀器包括成像、大氣水蒸氣、紅外熱成像裝置安裝在具有溫度控制的指向性掃描平臺中?？茖W(xué)儀器總重72千克。航天器的發(fā)射機(jī)也進(jìn)行無線電科學(xué)研究。著陸器著陸器卡爾.薩根與海盜號著陸器模型海盜2號著陸器拍攝的火星表面著陸器是六面的鋁質(zhì)結(jié)構(gòu)，每面1.09米高，0.56米長。由三條支撐腳支持。三個(gè)支撐腳構(gòu)成邊長2.21米的等邊三角形。著陸器由兩個(gè)钚-238放射性衰變電池供電。電池安裝在著陸器基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)兩側(cè)，由防風(fēng)板覆蓋，高28厘米，直徑58厘米?？商峁?.4伏特，30瓦特的連續(xù)電源。四個(gè)8安時(shí)28伏特蓄電池提供峰值負(fù)荷。推進(jìn)由使用單組元聯(lián)氨推進(jìn)劑的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)提供。發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴共12個(gè)，排列成四組。三組噴嘴可提供32牛頓推力，產(chǎn)生Delta-V180米/秒。這些噴嘴也通過推力控制進(jìn)行移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)控制。下降與著陸由三個(gè)（安裝于基座的長邊，呈120度分離布置）具有18個(gè)噴嘴的單組元聯(lián)氨推進(jìn)劑發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，推力于276牛頓至2667牛頓間可調(diào)。聯(lián)氨推進(jìn)劑經(jīng)過凈化，以防污染火星表面。著陸器于發(fā)射時(shí)攜帶86千克推進(jìn)劑，盛裝于2個(gè)鈦質(zhì)燃料箱中。燃料箱安裝于放射性衰變電池風(fēng)擋的兩端?？?薩根與海盜號著陸器模型著陸器控制經(jīng)由慣性部件、四個(gè)陀螺儀、空氣減速裝置、雷達(dá)高度表、下降與著陸雷達(dá)和推力控制。發(fā)射后與進(jìn)入火星大氣層前，著陸器被熱護(hù)盾保護(hù)。熱護(hù)盾用于著陸器進(jìn)入大氣層時(shí)進(jìn)行氣動(dòng)減速，也用于防治地球微生物污染火星表面。出于防范微生物污染考慮，著陸器經(jīng)過7天華氏250度“烘培”消毒。發(fā)射時(shí)，一個(gè)“微生物防護(hù)罩”包裹著熱護(hù)盾，直到半人馬上面級將軌道器/著陸器聯(lián)合射出地球軌道后拋棄。最終逐一失效最終逐一失效海盜號計(jì)劃結(jié)束于1983年5月21日錯(cuò)過火星生命錯(cuò)過火星生命30年前，美國航天局先后發(fā)射了兩個(gè)“海盜號”火星探測器來尋找未知的火星生命，但是“海盜號”在火星表面的實(shí)驗(yàn)沒有任何收獲。不過近日，有學(xué)者提出當(dāng)初“海盜號”的設(shè)計(jì)存在嚴(yán)重問題，由于它的敏感性不足，因此很難辨別出潛在的火星生命體。當(dāng)初，“海盜號”探測器的考察暗示了一些帶有消化器官的分子組織存在的可能性，但是科學(xué)家用“海盜號”的氣相色譜分析儀(GCMS)隨后進(jìn)行的土壤加熱分析卻否決了生命物質(zhì)的存在。當(dāng)時(shí)科學(xué)家的解釋是過氧化物的大量存在讓火星的土壤變得異常。這次失敗的經(jīng)歷讓很多科學(xué)家一度打消了火星存在生命的念頭。1976年夏天，人類的觸角第一次觸及到另一顆行星的土壤。兩個(gè)海盜號探測器從它們的著陸地點(diǎn)挖掘了土壤樣本，并將這些樣本倒入從地球帶來的分析設(shè)備中。在這些分析儀器中技術(shù)最先進(jìn)的也許就是氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析儀（GC-MS）了，它的主要作用是探測火星土壤中是否存在有機(jī)化合物。但在運(yùn)轉(zhuǎn)了幾個(gè)月之后，它沒有發(fā)現(xiàn)任何生命跡象。氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析儀是一種專門用來探測有機(jī)分子混合物中不同成分的儀器。當(dāng)樣本穿過色譜儀時(shí)，由于小分子運(yùn)動(dòng)得快，大分子運(yùn)動(dòng)得慢，管道中的化合物會以大小排序，進(jìn)入質(zhì)譜儀，進(jìn)行整個(gè)分子或者分子碎片的質(zhì)量測定。當(dāng)海盜號抵達(dá)火星后，科學(xué)家們期望能發(fā)現(xiàn)有機(jī)化合物。火星表面布滿的環(huán)形山表明它曾經(jīng)遭受過多次隕石的轟擊，在地球上，20世紀(jì)60年代人們就已經(jīng)在一些隕石中發(fā)現(xiàn)了有機(jī)化合物的痕跡。因此，即使火星本身無法制造任何有機(jī)物，也應(yīng)該能找到它們的蹤跡。因此，當(dāng)時(shí)一些海盜號的研發(fā)人員擔(dān)心氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析儀會淹沒在大量的有機(jī)物中。誤殺火星生物誤殺火星生物美國媒體2007年01月7日報(bào)道，有科學(xué)家發(fā)表論文稱，美國宇航局的火星探測器在30年前可能無意中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)火星微生物，但是由于沒有意識到，在隨后的操作中可能誤將所發(fā)現(xiàn)的微生物殺死。在近期美國天文學(xué)協(xié)會的一次會議上，來自華盛頓州大學(xué)的地質(zhì)學(xué)教授舒爾策-馬庫赫在一份論文中指出，1976年至1977年美國宇航局發(fā)射的“海盜號”可能無法辨認(rèn)火星上能已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的火星微生物。報(bào)告中指出，由于“海盜號”在尋找的是類似地球的生命形式。這種生命形式的特點(diǎn)是鹽水是活細(xì)胞內(nèi)部液體。由于火星表面又干又冷，它上面生命形式的基本單位可能是由水和過氧化氫的混合物組成，并據(jù)此進(jìn)化。水和過氧化氫混合物能在極短低溫的情況下保持液態(tài)，因而細(xì)胞在冰凍的情況下并不會死亡，甚至可以吸收火星上的稀薄水蒸氣。舒爾策-馬庫赫在論文中稱，由于技術(shù)以及認(rèn)知局限性，“海盜”探測器在上個(gè)世紀(jì)70年代無法識別以過氧化氫為生命基礎(chǔ)的火星微生物，相反可能會在無