“机遇号”将探索未知新领域

伤我心太深

机遇号(Opportunity, MER-B)是美国国家航空航天局的2003年火星探测计划的一个组成部分。这项计划的主要目的是将勇气号和机遇号两辆火星车送往火星，对火星这颗红色行星进行实地考察。


“机遇”号火星车9日传回了它抵达“奋进”坑边缘的信息。这个陨石坑直径约为22公里。


　　美国航天局喷气推进实验室科学家马修·戈隆贝克表示，“机遇”号将很快在“奋进”坑取样。科学家期待从中寻找到有关火星历史的线索。

　　科学界普遍认为，火星过去的环境要比现在更加温暖、湿润。环绕火星飞行的“火星勘测轨道飞行器”此前曾发现，“奋进”坑中存在粘土矿。这种矿有可能就是在火星早期温暖湿润的环境中形成的。

　　2004年1月，“机遇”号登陆火星，设计工作寿命仅为3个月。至今，“机遇”号已经超期服役了7年多。



机遇号和双胞胎勇气号，这两个名字都是美国亚利桑那州的九岁女孩索菲·科丽斯起的！

　　计划中机遇号只有三个月使用时期，其中最大的问题是太阳能的电池会在积灰之后失效。它在2004年1月降落在火星表面时每小时可以发950瓦的电，到了12月还能每小时发900瓦。2005年4月26日，机遇号在企图横越一个波浪形沙丘时，陷入沙堆动弹不得，工程人员花了数周时间，以“机遇号”的模型车来找出实物的脱窘办法，至6月4日，喷气推进实验室收到的数据显示，“机遇”号已经越过了沙丘，前进了10多厘米。2007年9月11日，机遇号火星车成功进入维多利亚坑。

　　美国东部时间2003.7.7 23:18:15（EDT）（北京时间7月8日11时18分15秒）机遇号由一枚德尔塔2型7925H9.5火箭运载，从佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地17-B发射台发射升空。这是德尔塔系列火箭第299次发射。北京时间2004年1月25日13时05分登上火星，地点为梅里迪亚纳平原。

　　勇气号和机遇号均已获得了一些重要成果。例如

机遇号外观

，除了传回大量前所未有的高清晰度火星表面照片外，勇气号用小型热辐射光谱仪在着陆区观测到碳酸盐矿物存在的踪迹。这类矿物质被认为需要在有水环境中才能形成，这意味着火星表面可能存在过形成生命的重要条件——水。初步探测显示，勇气号周围区域碳酸盐富集程度似乎要高于火星整体的平均分布水平。但科学家们强调，小型热辐射光谱仪新探测到的碳酸盐究竟是火星大气中所含水气作用的产物，还是在火星表面有水的环境下形成的尚无从判断，需要对周围区域进行红外测量后才能回答。如观测发现碳酸盐集中在更粗大的物质中而不是在蓬松的尘土中，也许可以为古谢夫区域过去存在液态水提供支持。此前，另一探测器在火星轨道上已发现火星表面存在碳酸盐。

　　1月30日，它在着陆点附近发现了火星曾经有水存在的初步证据。它利用小型热辐射光谱仪发现了可能存在赤铁矿的线索，而这种矿物通常在有液态水的环境下生成。这暗示着火星上从前比现在更“湿润”，适合于生物生存。

　　2月3日，机遇号利用显微成像仪首次拍到火星土壤的显微照片。科学家说很有可能在所拍摄的土壤内找到曾经有水存在的痕迹。

正准备在火星降落的机遇号模拟图

2月4日，科学家宣布，机遇号发现了一种非同寻常的“混合物”。这种物质由土壤、沙粒和一些很圆的卵石组成。这一发现引起科学家的极大兴趣。照片显示的卵石为什么那么圆？这些混合物究竟意味着什么？这项新发现是否证明火星曾一度温暖潮湿过？目前要回答这些问题还为时尚早。但机遇号的新发现，特别是那些圆圆的、个头不小的神秘卵石，无疑更激起了科学家们探究火星上水源线索的好奇与热情。

　　2月5日夜间，机遇号进行了首次行走，为寻找那里曾存在水的证据迈出了重要一步。它当日走了约3.05米，途中进行了土壤分析研究。此次行走的目的地是离着陆舱约4.6米的一处外露岩床。它于2月6日抵达那里，进行了取样分析研究，以确定岩石中赤铁矿的含量。

　　2月8日，机遇号传回这处火星岩床的显微照片。这有助于研究该岩床是不是在液态水环境下形成的。这处名为“斯努特”(Snout，意为“口鼻部”)的岩床位于着陆点附近的一个浅坑区。科学家认为，它是火星地质史的缩影，对其进行研究很可能找到火星上曾经有水存在的线索。机遇号还使用机械臂上的光谱仪研究了岩床的成分。

　　2月9日，美国航宇局说，机遇号正在仔细“端详”“斯努特”上镶嵌的小石球。照片显示，这些小石球像“蛋糕上的蓝莓果”一样镶嵌在岩床上。科学家们在对这些石球的成因进行种种猜测后认为，其中3种假设最有可能成立：一是火山喷发时飘浮在空中的火山灰互相粘在一起结成石球；二是火山熔岩冷却时生成石球；三是某种液体(很可能是水)带着溶解的矿物质流经火山岩石时生成石球。如能证明“蓝莓果”的形成与火山喷发无关，则会大大增加火星上曾经有液态水存在的可能性。

吸取陷入坑中不得动弹教训设计候补后继机型

2月11日，机遇号发回了令“科学家们激动不已”的火星岩层图像。美国航宇局在一份声明中说：“在以前发回的全景图像上，地质学家已看到一些火星岩石有细微的层次。新发回的图像显示，火星岩层并非像笔记本那样总是平行……如从某一角度细看，岩层有时相互交错。这些不平行的线条可能因火山活动、风或水的作用形成。”

　　在排除了机械臂故障后，美国航宇局2月17日宣布，机遇号在火星地表通过让带齿的右前轮快速旋转，开凿出一条长约50厘米、深8厘米的沟，以便深入观察和分析地表下土壤的化学成分，判断当地是否存在过液态水。

　　2月19日，机遇号在火星土壤中发现一种神秘的发光圆球。虽然还不清楚发光的具体原因，但科学家肯定绝非单纯的光学效果。2月22日，它又发现神秘的线状物。

　　2月24日，机遇号成功地对火星表面一块坚硬的岩石钻洞，并拍摄了洞内的细节。

　　3月11日，机遇号拍摄到了火卫一遮挡太阳的火星日食照片。这将帮助科学家确定火卫一的飞行轨道，以便让目前绕火星飞行的轨道探测器对其进行近距离观测。此前，它还拍到了火卫二遮挡太阳的火星日食照片。从地球上看，天空中月亮和太阳的圆面大小几乎相同，因此在日全食时，月亮几乎可以完全遮住太阳圆面。而火星比地球距太阳远，在火星上看到的太阳只有地球上看到的约2/3大。但火星的卫星非常小，因此在火星上看日食时，火星的卫星只能遮住不到太阳圆面的一半。

　　3月23日，美国航宇局公布了机遇号的又一重大发现：最新探测结果显示，火星表面过去可能部分为咸海所覆盖。这一结果为火星上可能曾存在支持生命的环境提供了新证据。机遇号对着陆区域附近岩层形状和岩石中所含某些化学元素进行的探测表明，其中一些岩石可能是在缓缓流动的一片咸水底部形成的。火星车项目首席科学家斯奎尔斯指出，机遇号停靠的位置，过去可能是一块咸海的海岸线。不过，科学家也强调说，根据机遇号目前搜集到的线索，尚无法判断该区域何时存在过液态水，究竟被液态水覆盖了多长时间以及咸水区面积到底有多大。这些都要进行进一步探测才能给出答案。

在火星上陷入沙滩的机遇号

4月17日下午，安装了升级版电脑软件的机遇号在火星上创纪录地行驶了近3小时，跑完一个马拉松式的长途，轻松驶出140?9米，创下人造火星车在火星上单日行车距离的新纪录。这大大超出它自己此前保持的火星单日行车里程纪录，也大于“旅居者”火星车1997年在火星上考察3个月行驶距离的总和。在结束这次长途旅程后，机遇号在火星上的累计行驶里程达到627?7米，突破了600米大关。美国航宇局科学家曾将行车600米作为判断机遇号和勇气号原定使命成功与否的硬指标之一(勇气号已在此前两周达标)。机遇号在这次破纪录之旅中，在大多数路段上都凭借新的自动导航软件来引路。控制人员称，新软件将使火星车机动性得到提升，能在火星上跑得更远。

　　4月26日，机遇号完成第90个火星日的探测，步勇气号后尘，一举通过所有“考核标准”。孪生火星车探测计划至此正式宣告取得圆满成功。科学家和工程师事先设立了一系列硬指标，作为判定两辆火星车联合探测计划是否成功的依据。按照规定，除行驶总里程至少达到600米外，每辆火星车都要至少工作90个火星日(约相当于地球上的92天)，至少造访 8个不同地点，并必须拍下周围环境的立体和彩色全景照片。另外，两辆火星车还需至少在60天中同时处于工作状态。

　　此前，有关官员在4月8日正式宣布，航宇局已批准将勇气号和机遇号的探测使命延长到今年9月13日，也就是勇气号1月3日在火星着陆后的第250个火星日前后。这相当于火星车原定探测寿命的约3倍，即超期服役5个多月。

　　控制人员在综合考虑多种因素后认为，延长火星车探测使命是可行的。比如，测试结果显示，火星车上的设备至少在270个火星日内都能承受火星昼夜温度变化的影响。另外，火星车上的众多马达虽然会随时间推移而磨损，但它们工作到9月中旬应该没问题。如果届时两辆火星车状况依然良好，有可能还会继续延长探测使命。科学家和工程师将考虑让两辆火星车“越冬”，即让它们进入冬眠模式，在明年春天时再唤醒它们，恢复工作。为延长寿命，航宇局已决定再投入1500万美元。科学家们认为，如果两辆火星车能继续维持良好的工作状态，这笔追加投资将非常划算，因为增加的经费还不到原预算的2%，却能将探测时间延长一倍以上。

　　两辆火星车的首要任务是寻找火星上是否存在过水的证据。根据它们各自的发现，科学家已能就此得出肯定的结论。在探测使命延长后，它们将继续在火星上探水。此外，科学家还为火星车拟定了其它一些新的科研目标，包括继续研究火星大气、对绕火星运行的探测器数据进行校验以及研究火星车太阳能电池板在尘埃长时间沉积情况下特性的变化等。

在火星上进行拍照工作的机遇号

虽然两辆火星车已过了“保修期”，但科学家们仍期待着它们在未来几个月中能继续获得新发现。他们取得的任何成果都将是“额外的奖赏”。不过，火星上条件极其恶劣。虽然火星车工作时间可能持续到9月份甚至更长，但它们也随时可能在前进的道路上止步。

　　经过6周的长途跋涉，机遇号驶到了一个露天足球场大小的环形山边缘。这个名为“持久”的环形山直径约130米，据估计最大深度在20米以上。这里潜在的科学探测价值对火星车构成了“诱惑”。在5月6日的一次新闻发布会上，科学家们公布了机遇号从坑边拍摄的坑内彩色全景照片。机遇号着陆后，有近两个月时间一直在较浅的“小鹰”环形山中活动，对其中的裸露岩石等进行探测，并帮助科学家得出了该区域曾被一片早已蒸发光的咸水覆盖的推断。但咸水蒸发前火星上到底有过什么样的环境，在该环形山中却找不到相关证据，因为它深度太浅，还不到3米。对“持久”环形山的探测可能有助于回答这个问题。

　　爬出“小鹰”后，机遇号开了近800米才到达“持久”边缘。照片分析显示，这个大环形山内壁嵌有多层裸露岩石，一些岩石位于高约5～10米的峭壁之上，所处深度比“小鹰”坑内的裸露岩石要深，或者说年代更为久远。6月4日，航宇局宣布，科学家们就让机遇号冒险驶入该环形山达成了一致。6月8日，机遇号正式开始尝试进入环形山内。进入后，机遇号将首个探测目标锁定为一块名为“田纳西”的扁平岩石，并成功地在这块岩石上打出了一个洞。

　　6月8 日，科学家透露，勇气号在古谢夫区域新刨出了一条沟，并通过对沟中土壤的分析发现了该区域过去曾存在过水的新证据。阿尔法粒子X射线光谱仪的探测显示，在新挖的这条沟内，土壤中矿物盐含量相对较高。光谱仪在土壤中发现了硫和镁存在的迹象，而且含量在沟内不同位置保持同步变化。这意味着两种元素有可能以硫酸镁的形式存在。对此最可能的解释是水从表面之下渗出，溶解出矿物；当接近表面的水蒸发后，就会留下浓缩的盐。科学家还强调，这一发现提供的证据比勇气号1 月3日着陆以来在其它任何地方发现的证据都更具说服力。科学家介绍，勇气号在火星上驰骋了3?2公里后，离一群小山越来越近。

　　6月25日，美国航宇局公布了勇气号拍摄的被称作“金壶”的火星岩石照片。这块岩石含有赤铁矿。赤铁矿通常在液态水环境下生成，但火山作用也可能会形成这种矿物。科学家们表示，“金壶”中的赤铁矿究竟是如何形成的，他们尚未找到真正的线索。

　　原以为两辆火星车在安全着陆后不会出现大的故障，因为以前在火星表面着陆的“海盗”1和2以及“火星探路者”都很顺利，且超额完成了任务。但实际情况却并非如此，勇气号和机遇号着陆后不久便相继“生病”。

　　2月25日，航宇局又宣布，机遇号电池能量供应系统出现故障，对火星车工作寿命构成威胁。为此，科学家启用了一套新的火星车软件以节省电池用量。

　　4月13日，控制人员宣布，勇气号和机遇号火星车电脑软件升级工作已基本完成。经过“洗脑”的这对孪生火星车能在火星上跑得更远，“睡”得更香，更不容易“生病”。控制人员在4月12日晚些时候向勇气号发送了指令，指挥火星车电脑在新软件下成功重启。勇气号随后传回的数据显示新软件运行正常。装载了升级软件的机遇号按计划也在4月13日完成电脑的重新启动。

　　“洗脑”后的火星车在三个方面有显著改进。一是自动导航软件得到更新。原先的导航软件在检测到无法绕过的障碍后，有时不知道下一步该怎么办。有了新软件，火星车会转身去寻找可能的最佳路径，从而能自主地在火星上行驶更远的距离。其次，新软件能帮助火星车自动对存储器故障做出反应，并更轻松地恢复到稳定状态。另外，升级软件中有一部分专门用来解决机遇号上述的加热组件故障。新软件能使机遇号进入“深度睡眠”状态。在这种状态下，火星车电池将不为加热组件供电，从而避免能量损耗。

　　据悉，在勇气号和机遇号探测计划的实施过程中，航宇局投入的经费和评估测试的严格程度都超过从前，总共耗资约8.2亿美元，但还是出了故障。今后还不知会有什么不可预知的各种突发情况。由此可见，探测火星非常不容易。

　　“机遇号”于2010年12月中旬抵达其西南边缘，准备在未来两个月内考察陨石坑内的岩层，以寻找可能存在的含水矿物。科学家们怀疑，数十亿年前火星上曾经存在过水，找到这些矿物将是证明这一猜测的关键证据。

　　自2004年1月登陆火星表面以来，“机遇号”火星车一直在地面控制人员的指挥下逐个考察沿途经过的陨石坑，以寻找过去火星表面曾经存在水的证据。此次对圣玛丽亚陨石坑的考察标志着“机遇号”在火星上的“生活”进入第8个年头。