答案

日前，一則“火星探測(cè)器都有哪些特點(diǎn)?”引發(fā)關(guān)注。據(jù)悉，5月15日，天問(wèn)一號(hào)著陸巡視器成功著陸于火星烏托邦平原南部預(yù)選著陸區(qū)，我國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)著陸火星取得圓滿成功。

火星探測(cè)器，都有哪些特點(diǎn)? 據(jù)悉，它的設(shè)計(jì)基于此前的火星勘測(cè)軌道飛行器以及奧德賽號(hào)探測(cè)器。探測(cè)器本體尺寸2.3×2.3×2米，有兩個(gè)太陽(yáng)能帆板，末端是磁強(qiáng)計(jì)，總長(zhǎng)度11.4米。

火星大氣與揮發(fā)演化探測(cè)器，耗資6.7億美元，旨在調(diào)查火星的上層大氣，幫助了解火星大氣層的氣體逃逸對(duì)火星氣候與環(huán)境演變所產(chǎn)生的影響，這也是美國(guó)發(fā)射的首個(gè)專門執(zhí)行這一使命的探測(cè)器。

據(jù)了解，火星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室的主要科學(xué)目標(biāo)是挖掘火星土壤，鉆取火星巖石粉末，對(duì)巖石樣本進(jìn)行分析，探測(cè)火星過(guò)去、現(xiàn)在是否具有支持微生物生存的環(huán)境，從而確定火星表面是否具有可居住性。火星勘測(cè)軌道器(MRO)，采用鈦、蜂窩鋁，強(qiáng)度高但質(zhì)量輕，經(jīng)過(guò)6個(gè)月的大氣制動(dòng)，探測(cè)器最終進(jìn)入255km×320km的極地科學(xué)探測(cè)軌道，軌道周期為112分鐘。

值得一提的是，“祝融號(hào)”火星車太陽(yáng)能帆板就做得特別大，比之前的玉兔和玉兔二號(hào)要大得多，由4塊太陽(yáng)能帆板組成，設(shè)計(jì)靈感來(lái)源于蝴蝶。做成蝴蝶的形狀便于收納，另一方面蝴蝶比較漂亮，這也是科學(xué)家的浪漫。

解析

隨著我國(guó)首次自主火星探測(cè)任務(wù)“天問(wèn)一號(hào)”成功在火星表面完成軟著陸，我國(guó)也成為有能力實(shí)現(xiàn)火星表面巡視探測(cè)的國(guó)家。

據(jù)航天科技集團(tuán)五院“天問(wèn)一號(hào)”探測(cè)器產(chǎn)品保證經(jīng)理饒煒介紹，“天問(wèn)一號(hào)”探測(cè)器自2020年7月23日成功發(fā)射，精確入軌后，已按預(yù)定飛行程序在軌飛行了約295天；自2021年2月10日成功環(huán)繞火星后，相繼完成了著陸區(qū)預(yù)探測(cè)、軌道維持、自檢等關(guān)鍵飛行控制任務(wù)，期間，能源平衡，狀態(tài)穩(wěn)定，各分系統(tǒng)工作正常；5月15日凌晨2時(shí)多，“天問(wèn)一號(hào)”在火星停泊軌道上進(jìn)入著陸窗口，隨后探測(cè)器實(shí)施降軌，環(huán)繞器與著陸巡視器開始器器分離，繼而環(huán)繞器升軌返回停泊軌道，著陸巡視器運(yùn)行到距離火星表面125千米高度的進(jìn)入點(diǎn)，開始進(jìn)入火星大氣，并最終軟著陸在火星表面。

火星是緊鄰地球的一顆類地行星，通過(guò)對(duì)火星的探索活動(dòng)，有助于理解火星氣候的進(jìn)化之謎。火星探測(cè)是人類開展深空探測(cè)的關(guān)鍵性步驟，必然成為繼月球之后的深空探測(cè)熱點(diǎn)。與此同時(shí)，火星探測(cè)將會(huì)促進(jìn)行星學(xué)、宇宙學(xué)、火星生命學(xué)、太陽(yáng)系演化學(xué)、空間天文學(xué)、空間物理學(xué)、空間材料科學(xué)等科學(xué)領(lǐng)域的創(chuàng)新與發(fā)展，這些學(xué)科的進(jìn)展又將帶動(dòng)更多的基礎(chǔ)學(xué)科交叉、滲透與共同發(fā)展。

自20世紀(jì)60年代起，人類進(jìn)行火星探測(cè)的歷程中成功的不足一半，但這也阻擋不了人類對(duì)這顆紅色星球的熱情。

火星勘測(cè)軌道器（MRO）

采用鈦、蜂窩鋁，強(qiáng)度高但質(zhì)量輕

火星勘測(cè)軌道器是最著名的火星探測(cè)器之一，其主要任務(wù)目標(biāo)是研究火星表面、次表面和大氣，并為未來(lái)的火星探測(cè)任務(wù)尋找可能的著陸點(diǎn)。該探測(cè)器于2005年8月12日發(fā)射，目前仍然在環(huán)火軌道正常運(yùn)行，獲取了大量科學(xué)數(shù)據(jù)。

火星勘測(cè)軌道器發(fā)射質(zhì)量約2180kg，由運(yùn)載火箭直接發(fā)射進(jìn)入地火轉(zhuǎn)移軌道，經(jīng)過(guò)約6個(gè)月的飛行后到達(dá)火星實(shí)施制動(dòng)捕獲。它是一個(gè)采用“大氣制動(dòng)”減速技術(shù)來(lái)緩慢進(jìn)入環(huán)火工作軌道的探測(cè)器，其原理就是利用探測(cè)器在火星大氣層中飛行時(shí)受到的大氣阻力不斷降低軌道高度。經(jīng)過(guò)6個(gè)月的大氣制動(dòng)，探測(cè)器最終進(jìn)入255km×320km的極地科學(xué)探測(cè)軌道，軌道周期為112分鐘。

火星勘測(cè)軌道器從探測(cè)器平臺(tái)到所載有效載荷都是使用了當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的技術(shù)，該探測(cè)器的結(jié)構(gòu)采用鈦、蜂窩鋁等強(qiáng)度高但質(zhì)量輕的材料，除所有系統(tǒng)都有備份外，在設(shè)計(jì)上它還采用了“單獨(dú)容錯(cuò)”的方式，即當(dāng)某一個(gè)部件發(fā)生故障時(shí)系統(tǒng)仍能完成任務(wù)。此外，火星勘測(cè)軌道器具有強(qiáng)大的通信能力，其通信系統(tǒng)對(duì)地通信速率最大可達(dá)6Mbps，比以往的火星軌道器高10倍，并可為其它火星表面探測(cè)器提供中繼通信服務(wù)。

第一個(gè)以研究火星大氣為主要任務(wù)的軌道飛行器

火星大氣與揮發(fā)演化探測(cè)器的主要科學(xué)目標(biāo)是利用其攜帶的載荷，通過(guò)測(cè)量火星大氣逃逸速率和相關(guān)過(guò)程，確定火星大氣消失的歷史，從而得到火星氣候演化的相關(guān)答案。它是第一個(gè)以研究火星大氣為主要任務(wù)的軌道飛行器。

火星大氣與揮發(fā)演化探測(cè)器于2013年11月19日發(fā)射，其發(fā)射質(zhì)量約2550kg，它由運(yùn)載火箭直接發(fā)射進(jìn)入地火轉(zhuǎn)移軌道之后，經(jīng)歷約10個(gè)月飛行過(guò)程，于2014年9月到達(dá)火星并成功完成環(huán)繞。其首次制動(dòng)捕獲的軌道周期為35小時(shí)，近地點(diǎn)約590km，隨后該探測(cè)器又進(jìn)行了2次制動(dòng)，最終進(jìn)入近地點(diǎn)150km，遠(yuǎn)地點(diǎn)6000km，傾角為74.2度的橢圓軌道。

在到達(dá)火星的兩年時(shí)間內(nèi)（2014年10月至2016年4月），火星大氣與揮發(fā)演化探測(cè)器至少5次通過(guò)軌道調(diào)整從距離火星表面僅124km的高度掠過(guò)，這意味著它可以直接與火星大氣層“親密接觸”，從而采集大氣樣本進(jìn)行分析。它在完成探測(cè)任務(wù)的同時(shí)，還可為在火星表面執(zhí)行探測(cè)任務(wù)的火星車提供數(shù)據(jù)中繼服務(wù)，其對(duì)地傳輸數(shù)據(jù)傳輸率可達(dá)10Mbps。

火星科學(xué)試驗(yàn)室(MSL)

好奇號(hào)采用放射性同位素?zé)犭姍C(jī)

火星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室的主要科學(xué)目標(biāo)是挖掘火星土壤，鉆取火星巖石粉末，對(duì)巖石樣本進(jìn)行分析，探測(cè)火星過(guò)去、現(xiàn)在是否具有支持微生物生存的環(huán)境，從而確定火星表面是否具有可居住性。該探測(cè)器于2011年11月26日發(fā)射，發(fā)射質(zhì)量約3800kg，它由3個(gè)部分組成：巡航級(jí)、進(jìn)入下降和著陸系統(tǒng)、火星車。

“火星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室”攜帶著名的好奇號(hào)火星車，火星車質(zhì)量約900kg。在火星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室任務(wù)著陸火星過(guò)程中，首先利用錐形氣動(dòng)外殼進(jìn)行氣動(dòng)減速，接下來(lái)使用降落傘進(jìn)行減速，最后首次使用“空中起重機(jī)”新型著陸技術(shù)在火星上軟著陸，對(duì)火星表面高精度著陸技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證，為后續(xù)的采樣返回和載人火星探測(cè)提供技術(shù)支撐。

針對(duì)火星上的惡劣環(huán)境，好奇號(hào)采用多任務(wù)放射性同位素?zé)犭姍C(jī)來(lái)進(jìn)行供電，其原理是利用钚238在自然衰變的過(guò)程中釋放出來(lái)的熱來(lái)轉(zhuǎn)換成電能，這樣就避免了傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池陣供電方式在火星沙塵暴中被沙塵覆蓋失去發(fā)電能力的風(fēng)險(xiǎn)。

“天問(wèn)一號(hào)”

“祝融號(hào)”火星車設(shè)計(jì)靈感來(lái)自蝴蝶

天問(wèn)一號(hào)由環(huán)繞器、著陸器和巡視器組成，重量達(dá)到5噸左右。在人類發(fā)射的火星探測(cè)器中，天問(wèn)一號(hào)算是一個(gè)比較大體量的探測(cè)器，因?yàn)橹袊?guó)這次的任務(wù)是一次發(fā)射完成多種探測(cè)。

人類探測(cè)火星的方式與探測(cè)月球的方式基本類似，包括環(huán)繞探測(cè)、著陸探測(cè)、巡視探測(cè)、采樣返回探測(cè)和載人登陸探測(cè)等五種。這些探測(cè)方式人類都采用過(guò)，但每次發(fā)射基本上只采用其中的一兩種探測(cè)方式。只有美國(guó)曾實(shí)現(xiàn)過(guò)一次發(fā)射完成環(huán)繞探測(cè)和著陸探測(cè)。歐洲曾兩次進(jìn)行類似的火星探測(cè)活動(dòng)，但都只完成了環(huán)繞探測(cè)。

“祝融號(hào)”火星車上面有兩個(gè)大眼睛，這兩個(gè)大眼睛是導(dǎo)航地形相機(jī)，它能看得更遠(yuǎn)，來(lái)自主規(guī)劃一個(gè)行進(jìn)的路線。下面還有兩個(gè)大眼睛，這兩個(gè)大眼睛是避障相機(jī)，雖然它看得不是很遠(yuǎn)，但可以看得角度更寬。在實(shí)際的行駛過(guò)程中，前后還有兩個(gè)避障相機(jī)輔助。火星車有6個(gè)輪，可以正負(fù)九十度進(jìn)行轉(zhuǎn)彎。

火星距離太陽(yáng)要比地球距離太陽(yáng)要遠(yuǎn)的多，因此火星上的太陽(yáng)照度只有地球的大概40%。為了滿足火星車在火星上工作的能量要求，“祝融號(hào)”火星車太陽(yáng)能帆板就做得特別大，比之前的玉兔和玉兔二號(hào)要大得多，由4塊太陽(yáng)能帆板組成，設(shè)計(jì)靈感來(lái)源于蝴蝶。做成蝴蝶的形狀便于收納，另一方面蝴蝶比較漂亮，這也是科學(xué)家的浪漫。

隨著我國(guó)首次自主火星探測(cè)任務(wù)“天問(wèn)一號(hào)”成功在火星表面完成軟著陸，我國(guó)也成為有能力實(shí)現(xiàn)火星表面巡視探測(cè)的國(guó)家。

據(jù)航天科技集團(tuán)五院“天問(wèn)一號(hào)”探測(cè)器產(chǎn)品保證經(jīng)理饒煒介紹，“天問(wèn)一號(hào)”探測(cè)器自2020年7月23日成功發(fā)射，精確入軌后，已按預(yù)定飛行程序在軌飛行了約295天；自2021年2月10日成功環(huán)繞火星后，相繼完成了著陸區(qū)預(yù)探測(cè)、軌道維持、自檢等關(guān)鍵飛行控制任務(wù)，期間，能源平衡，狀態(tài)穩(wěn)定，各分系統(tǒng)工作正常；5月15日凌晨2時(shí)多，“天問(wèn)一號(hào)”在火星停泊軌道上進(jìn)入著陸窗口，隨后探測(cè)器實(shí)施降軌，環(huán)繞器與著陸巡視器開始器器分離，繼而環(huán)繞器升軌返回停泊軌道，著陸巡視器運(yùn)行到距離火星表面125千米高度的進(jìn)入點(diǎn)，開始進(jìn)入火星大氣，并最終軟著陸在火星表面。

火星是緊鄰地球的一顆類地行星，通過(guò)對(duì)火星的探索活動(dòng)，有助于理解火星氣候的進(jìn)化之謎。火星探測(cè)是人類開展深空探測(cè)的關(guān)鍵性步驟，必然成為繼月球之后的深空探測(cè)熱點(diǎn)。與此同時(shí)，火星探測(cè)將會(huì)促進(jìn)行星學(xué)、宇宙學(xué)、火星生命學(xué)、太陽(yáng)系演化學(xué)、空間天文學(xué)、空間物理學(xué)、空間材料科學(xué)等科學(xué)領(lǐng)域的創(chuàng)新與發(fā)展，這些學(xué)科的進(jìn)展又將帶動(dòng)更多的基礎(chǔ)學(xué)科交叉、滲透與共同發(fā)展。

自20世紀(jì)60年代起，人類進(jìn)行火星探測(cè)的歷程中成功的不足一半，但這也阻擋不了人類對(duì)這顆紅色星球的熱情。

火星勘測(cè)軌道器（MRO）

采用鈦、蜂窩鋁，強(qiáng)度高但質(zhì)量輕

火星勘測(cè)軌道器是最著名的火星探測(cè)器之一，其主要任務(wù)目標(biāo)是研究火星表面、次表面和大氣，并為未來(lái)的火星探測(cè)任務(wù)尋找可能的著陸點(diǎn)。該探測(cè)器于2005年8月12日發(fā)射，目前仍然在環(huán)火軌道正常運(yùn)行，獲取了大量科學(xué)數(shù)據(jù)。

火星勘測(cè)軌道器發(fā)射質(zhì)量約2180kg，由運(yùn)載火箭直接發(fā)射進(jìn)入地火轉(zhuǎn)移軌道，經(jīng)過(guò)約6個(gè)月的飛行后到達(dá)火星實(shí)施制動(dòng)捕獲。它是一個(gè)采用“大氣制動(dòng)”減速技術(shù)來(lái)緩慢進(jìn)入環(huán)火工作軌道的探測(cè)器，其原理就是利用探測(cè)器在火星大氣層中飛行時(shí)受到的大氣阻力不斷降低軌道高度。經(jīng)過(guò)6個(gè)月的大氣制動(dòng)，探測(cè)器最終進(jìn)入255km×320km的極地科學(xué)探測(cè)軌道，軌道周期為112分鐘。

火星勘測(cè)軌道器從探測(cè)器平臺(tái)到所載有效載荷都是使用了當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的技術(shù)，該探測(cè)器的結(jié)構(gòu)采用鈦、蜂窩鋁等強(qiáng)度高但質(zhì)量輕的材料，除所有系統(tǒng)都有備份外，在設(shè)計(jì)上它還采用了“單獨(dú)容錯(cuò)”的方式，即當(dāng)某一個(gè)部件發(fā)生故障時(shí)系統(tǒng)仍能完成任務(wù)。此外，火星勘測(cè)軌道器具有強(qiáng)大的通信能力，其通信系統(tǒng)對(duì)地通信速率最大可達(dá)6Mbps，比以往的火星軌道器高10倍，并可為其它火星表面探測(cè)器提供中繼通信服務(wù)。

第一個(gè)以研究火星大氣為主要任務(wù)的軌道飛行器

火星大氣與揮發(fā)演化探測(cè)器的主要科學(xué)目標(biāo)是利用其攜帶的載荷，通過(guò)測(cè)量火星大氣逃逸速率和相關(guān)過(guò)程，確定火星大氣消失的歷史，從而得到火星氣候演化的相關(guān)答案。它是第一個(gè)以研究火星大氣為主要任務(wù)的軌道飛行器。

火星大氣與揮發(fā)演化探測(cè)器于2013年11月19日發(fā)射，其發(fā)射質(zhì)量約2550kg，它由運(yùn)載火箭直接發(fā)射進(jìn)入地火轉(zhuǎn)移軌道之后，經(jīng)歷約10個(gè)月飛行過(guò)程，于2014年9月到達(dá)火星并成功完成環(huán)繞。其首次制動(dòng)捕獲的軌道周期為35小時(shí)，近地點(diǎn)約590km，隨后該探測(cè)器又進(jìn)行了2次制動(dòng)，最終進(jìn)入近地點(diǎn)150km，遠(yuǎn)地點(diǎn)6000km，傾角為74.2度的橢圓軌道。

在到達(dá)火星的兩年時(shí)間內(nèi)（2014年10月至2016年4月），火星大氣與揮發(fā)演化探測(cè)器至少5次通過(guò)軌道調(diào)整從距離火星表面僅124km的高度掠過(guò)，這意味著它可以直接與火星大氣層“親密接觸”，從而采集大氣樣本進(jìn)行分析。它在完成探測(cè)任務(wù)的同時(shí)，還可為在火星表面執(zhí)行探測(cè)任務(wù)的火星車提供數(shù)據(jù)中繼服務(wù)，其對(duì)地傳輸數(shù)據(jù)傳輸率可達(dá)10Mbps。

火星科學(xué)試驗(yàn)室(MSL)

好奇號(hào)采用放射性同位素?zé)犭姍C(jī)

火星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室的主要科學(xué)目標(biāo)是挖掘火星土壤，鉆取火星巖石粉末，對(duì)巖石樣本進(jìn)行分析，探測(cè)火星過(guò)去、現(xiàn)在是否具有支持微生物生存的環(huán)境，從而確定火星表面是否具有可居住性。該探測(cè)器于2011年11月26日發(fā)射，發(fā)射質(zhì)量約3800kg，它由3個(gè)部分組成：巡航級(jí)、進(jìn)入下降和著陸系統(tǒng)、火星車。

“火星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室”攜帶著名的好奇號(hào)火星車，火星車質(zhì)量約900kg。在火星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室任務(wù)著陸火星過(guò)程中，首先利用錐形氣動(dòng)外殼進(jìn)行氣動(dòng)減速，接下來(lái)使用降落傘進(jìn)行減速，最后首次使用“空中起重機(jī)”新型著陸技術(shù)在火星上軟著陸，對(duì)火星表面高精度著陸技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證，為后續(xù)的采樣返回和載人火星探測(cè)提供技術(shù)支撐。

針對(duì)火星上的惡劣環(huán)境，好奇號(hào)采用多任務(wù)放射性同位素?zé)犭姍C(jī)來(lái)進(jìn)行供電，其原理是利用钚238在自然衰變的過(guò)程中釋放出來(lái)的熱來(lái)轉(zhuǎn)換成電能，這樣就避免了傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池陣供電方式在火星沙塵暴中被沙塵覆蓋失去發(fā)電能力的風(fēng)險(xiǎn)。

“天問(wèn)一號(hào)”

“祝融號(hào)”火星車設(shè)計(jì)靈感來(lái)自蝴蝶

天問(wèn)一號(hào)由環(huán)繞器、著陸器和巡視器組成，重量達(dá)到5噸左右。在人類發(fā)射的火星探測(cè)器中，天問(wèn)一號(hào)算是一個(gè)比較大體量的探測(cè)器，因?yàn)橹袊?guó)這次的任務(wù)是一次發(fā)射完成多種探測(cè)。

人類探測(cè)火星的方式與探測(cè)月球的方式基本類似，包括環(huán)繞探測(cè)、著陸探測(cè)、巡視探測(cè)、采樣返回探測(cè)和載人登陸探測(cè)等五種。這些探測(cè)方式人類都采用過(guò)，但每次發(fā)射基本上只采用其中的一兩種探測(cè)方式。只有美國(guó)曾實(shí)現(xiàn)過(guò)一次發(fā)射完成環(huán)繞探測(cè)和著陸探測(cè)。歐洲曾兩次進(jìn)行類似的火星探測(cè)活動(dòng)，但都只完成了環(huán)繞探測(cè)。

“祝融號(hào)”火星車上面有兩個(gè)大眼睛，這兩個(gè)大眼睛是導(dǎo)航地形相機(jī)，它能看得更遠(yuǎn)，來(lái)自主規(guī)劃一個(gè)行進(jìn)的路線。下面還有兩個(gè)大眼睛，這兩個(gè)大眼睛是避障相機(jī)，雖然它看得不是很遠(yuǎn)，但可以看得角度更寬。在實(shí)際的行駛過(guò)程中，前后還有兩個(gè)避障相機(jī)輔助。火星車有6個(gè)輪，可以正負(fù)九十度進(jìn)行轉(zhuǎn)彎。

火星距離太陽(yáng)要比地球距離太陽(yáng)要遠(yuǎn)的多，因此火星上的太陽(yáng)照度只有地球的大概40%。為了滿足火星車在火星上工作的能量要求，“祝融號(hào)”火星車太陽(yáng)能帆板就做得特別大，比之前的玉兔和玉兔二號(hào)要大得多，由4塊太陽(yáng)能帆板組成，設(shè)計(jì)靈感來(lái)源于蝴蝶。做成蝴蝶的形狀便于收納，另一方面蝴蝶比較漂亮，這也是科學(xué)家的浪漫。