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标  题: 欧洲谱写火星探测的新篇章
发信站: 哈工大紫丁香 (Sat Aug 23 08:36:28 2003)

□□2003年6月2日，欧空局（ESA）研制的第1个火星探测器--"火星快车"(MarsExpress)探
测器，由俄罗斯联盟-FG（Soyouz-FG）运载火箭在哈萨克斯坦拜科努尔卫星发射场发射升
空。该探测器总重达2t，拟在大约6个月后抵达火星轨道，主要任务是在火星上寻找生命的
痕迹。目前它正以大约10000km/h的速度向火星进军。
　　 "火星快车"由1个方形轨道器和1个名叫猎兔犬-2（Beagle-2）的着陆器组成，所以这
次火星探测任务将分为两部分进行。轨道器设计寿命为2年，猎兔犬-2的寿命为2个月。 

　　 　　
　　 1 最佳时机
　　 早在1999年３月，欧空局就决定集中欧洲各国的航天优势，于2003年发射欧洲"火星
快车"探测器，探索火星的奥秘，并期望藉此回答关于火星上是否有水以及生命的种种疑问
。
　　 2003年6月份是最佳发射时机，因为今年8月火星与地球相对距离最近（约5576万千米
），该距离每17年才遇到一次。这意味着探测器只需要6个月就可以到达火星。造价3.5亿
美元的"火星快车"有望在2003年12月26日到达火星。欧洲火星探测计划将寻找火星上的水
和对活性永久冻土进行研究，这对将来人类登陆火星来说是十分关键的。
　　 其轨道器环绕火星运行1圈需6.7h。它共搭载有7台仪器，这些探测仪将不停地勘测火
星地形、研究火星表面大气及矿物成分，并以雷达探测火星的水资源存量。其上由瑞典、
法国和意大利制造的仪器用于勘测火星大气的组成成分，以大致确定火星上的水是否继续
逃逸到太空中；由法国研制的红外线分光计用于绘制火星地表的矿物分布图，以测定火星
上是否含有碳酸盐沉积物（碳酸盐沉积物的存在与否将是判断火星上是否曾有湖泊和海洋
的重要证据）；由意大利制造的测地雷达用于探测坚硬的火星地表下约1m以下深处，以测
定是否存在冰或液体蓄水层。 
　　 从"火星快车"投放的猎兔犬-2将通过降落伞登陆到火星地表，它将专门负责寻找可能
存在的火星生命。

2 世界第4
　　 欧洲是继苏联、美国和日本之后世界第4个发射深空探测器的国家或组织。"火星快车
"计划的最大特点是"节俭"、"合作"与"多能"。此次计划的成本是历次人类火星探测计划中
费用较少的。探测器没有搭乘欧洲"阿里安"火箭升空，其原因就是因为用"阿里安"的费用
要比用"联盟"火箭高出许多。此外，探测器上安装的立体摄影机也是1996年俄德联合发射
失败的火星-96探测器上所用装置的改进型，所以没有另外付出太多费用。火星-96是7年前
由俄罗斯研制成功的，发射后4h出现故障，坠入太平洋损毁。该探测器上装载的2个着陆舱
和其他24台仪器设备大部分是由欧洲制造的，因此欧洲各国损失惨重。"火星快车"中已配
备了更好的传感器，以及其他一些附加电子设备。 
　　 2003年12月19日前后，当"火星快车"接近这颗红色星球时，欧空局任务控制中心将发
出指令，"火星快车"随即发生偏转，方位指向火星赤道以北10°的伊希迪斯平原，这是一
片散落着巨大石块的开阔地。然后"火星快车"自己改变方向，进入围绕火星轨道。
　　 携带猎兔犬-2的"火星快车"比家用冰箱大不了多少，一旦调整好自身的轨道，"火星
快车"将承担起寻水者的责任。"火星快车"的轨道器携带7种仪器，它们分别为：① 高能中
子分析仪，它用以检测太阳风对火星大气的侵蚀与擦损；② 高分辨率彩色立体图像仪，它
用以提供比以往任何照相机都更详细、准确、色彩完整的火星表面和大气的图像；③ 地下
探测雷达/测高计，它用以查找火星的地下水；④ 行星傅立叶分光计，它用以研究火星大
气结构；⑤ 火星无线电科学实验件，它从数据传送中研究火星大气的电离层和引力变化；
⑥ 红外矿物测绘分光计，它用以测绘火星表面的结构；⑦ 紫外与红外大气分光计，它用
以测定火星大气的臭氧和水蒸气，研究其电离层。
　　 科学家希望这些调查能够探测到火星地下水的存在。通过收集火星过去和今天的环境
信息，也将提高人类对那些影响地球环境因素的了解。比如，如果能够了解为什么火星上
的水会消失，就可以更好的知道地球上的海洋是否也正面临着同样的命运。 
　　 "火星快车"载有能探测地表以下雷达，它可以"感觉"到冰冻、贫瘠的地表深处。通过
它们的发现，人们也许就能解开300年来的最大悬疑之一：火星是否存在或曾经存在过生命
？
　　 "火星快车"计划代表了欧洲进行行星际探索的新策略，即从研制最初的探测器开始，
衍生出一系列既节省成本又耗时短的探测器计划。欧空局准备利用其"火星快车"平台设计
技术研制新的空间探测器，这样就可充分利用已有的经验大大地节省开支、提高效率。20
05年欧洲还将发射金星探测器，它以"火星快车"探测器为基础，只是根据探测器的目的地
和有效载荷做一些改变。

3 能否安全着陆是关键
　　 1997年美国"火星探路者"在火星上漫游曾红极一时。这次猎兔犬-2能否一炮打响关键
是看它能否安全着陆。
　　 猎兔犬-2将在轨道器进入火星轨道的前5天与之分离，然后自由滑行进入火星大气层
。火星大气层磨擦产生的阻力将使它的速度降低，从而安全释放降落伞，速度因而进一步
减慢。它将象美国"火星探路者"那样以弹跳式着陆。穿过火星大气层时，着陆器上的降落
伞张开，减慢速度。在距离火星表面1km处，3个气囊将膨胀开来罩住装有设备的包裹，以
免它在着陆反弹时受到破坏。当它终于停住的时候，3个气囊分离然后进一步膨胀并朝3个
方向滚动，里面携带的设备也随之落到地面。如果猎兔犬-2着陆时方向不对，它就会打开
盖子翻过个来朝向遥远的太阳。如果方向正确，它只要打开盖子，展开太阳能电池板即可
，然后用收集到的电能发送猎兔犬-2已经着陆的简单信号。
　　 其中的探测仪器朝向上方，暴露在火星稀薄的空气中。4个太阳能电池板迅即展开，
开始接受阳光照射，为着陆舱提供必需的电能。约9m长的机械臂将负责探测周围的天气状
况。猎兔犬-2上安装的大部分仪器设备在机械臂末端呈扇状展开，摄像机负责寻找特色岩
石；显微镜将揭示岩石的纹理；X射线和γ射线分光仪负责确定岩石的成分；岩芯取样器负
责将岩石表面磨光；与此同时，直径为2.7cm的圆柱形金属钻探装置将深入岩石取样。
　　 其研制者--英国的皮林格教授是这样描述的：到达火星地面后，猎兔犬-2会像花瓣一
样打开，伸出4个像唱片一样的太阳能电池板，为它提供180天工作所需的能量。英国布勒
乐队的歌曲将作为成功降落的信号，发回地球。它将轻轻地在火星表面爬行，利用大石块
的轮廓来改变方向，挖掘地洞采集样品。猎兔犬-2有别于以往其他火星登陆车之处在于,它
能够直接检测出是否有有机碳，从而验证生命物质的核心的存在。

4 猎兔犬-2有什么用途
　　 猎兔犬-2定于2003年圣诞节(12月25日) 在火星着陆，对当地的火星表面进行考察。
皮林格教授说，美国科学家新发现可能有水的区域的纬度都高于30°。如果要在这样的高
纬度地区安全着陆，探测器就需要携带更大的降落伞和电池。限于有效载荷，猎兔犬-2只
能在火星赤道附近地区着陆，因此无法对上述区域进行探测。
　　 欧空局确定的着陆地为一个椭圆型区域，长500km，宽100km，位于火星10°N、270°
W处。该地区是一个沉积盆地，如果火星上确实存在过生命，那么生命的踪迹就可能在此有
所保留。
　　 到达火星表面后，猎兔犬-2将向火星北部进发，独自探索火星的表层，收集矿石标本
，最终在一事先设定的地点开始探寻生命痕迹的工作。 
　　 其任务包括：绘制火星地图，利用一部功能强大的雷达对火星表面进行探测，寻找火
星上有水存在的证据等。
　　 猎兔犬-2重45kg，耗资3000万英镑，外型像一个蛤蜊，功能如一只小鼹鼠。它不仅能
探测地表，甚至还可以钻探到火星地表1m深处，分析土壤的年龄、水及矿物含量，分辨出
180种盐分、矿物质、水和有机物质。此外，着陆器还可以记录火星大气温度、气压和风速
等有关数据，探测其中是否含有甲烷这一生命新陈代谢所必不可少的排泄物，并将收集到
的信息发送回地球。研究人员希望，这次火星探索能找到火星上存在水的证据。
　　 除了收集火星土壤外，它还将搜索碳同位素和水分子，甚至尝试测算火星岩石的年龄
。最吸引人的是，猎兔犬-2上的气体分析仪能闻嗅火星上的大气，探测火星生命的"呼吸"
。皮林格教授称："只要有生命在火星上吸收能量，它们就一定会排放出废气，事实上，'
猎兔犬-2'连火星生命放个屁都能侦测到……就算那些生物远在1000km之外，但只要它们释
放出甲烷或其他气体到大气层，我们就会知道得一清二楚。"
　　 一旦降落在火星表面，猎兔犬-2将会进行多种由太阳能电池和可充电电池提供能量的
科学试验。其使命是：① 查找与过去火星存在生命有关的线索，例如水的存在；碳酸盐矿
物的存在；有机物的残留物质的存在；有机物的复杂性结构；有机物与无机物之间的过度
状态。② 寻找大气中存在遗留生命物种的痕迹。 ③ 仔细测定大气的结构，以建立行星的
地质历史。④ 调查火星表面、岩石内部和巨石之下的氧化情况。⑤ 核查岩石的化学、矿
物学和岩石学以及年龄方面的性质。⑥ 描写着陆点的地形特点。⑦ 评估着陆点环境的条
件，包括温度、压力、风速，紫外线流量、氧化潜力和尘埃环境等。
　　 猎兔犬-2所携带的科学仪器有气体分析包、环境传感器和包括2台立体照相机、显微
镜、X射线分光计、鼹鼠掘地器等在内的多种机械手工具。它会用全景镜头和宽视场镜头来
拍摄登陆地点的照片，从而为进一步的探索做出指引。其显微镜将会以很高的放大倍数，
近距离地观测岩石和土壤。在其小机械臂范围内的岩石碎片，都会被分析确定是否含有有
机物、水和水沉淀的矿物质。
　　 这个繁忙的登陆者还会施展一种鼹鼠般的能力，以1cm/6s（相当于6m/h）的速度在地
表短距离爬行，并在大石块底下打洞，为气体分析系统收集土壤标本。
　　 据介绍，安装在着陆器机械臂里的微型光谱仪是由德国美因茨大学科学家研制的，它
将利用γ射线探测火星上的金属元素。根据探测结果，科学家将能推算出火星上存在水的
情况。德国航空航天中心研制出的一种钻头，则可以深入火星表层之下2m，并在不受地表
紫外线照射的情况下完成取样，避免样品受到污染而影响探测结果。
　　 猎兔犬-2装载的"岩芯取样器"源于香港发明家兼牙医伍士铨的牙医抓钳工具的设计理
念，在理工大学专家的协助下，他将理念付诸实践。这将是中国人参与设计的仪器首次接
触外星土壤，它用于在火星上探取土质样本。香港理工大学工业中心总监黄河清博士介绍
，"岩芯取样器"是一个多功能的太空轻巧用具，重370g，功耗只有2W，可作磨、钻、挖和
抓取土质样本之用。其设计融合了中国筷子的特性，使仪器可以更灵活地探取经钻磨的石
块样本，因此获得欧空局的采用。
　　 猎兔犬-2着陆器将主要记录火星大气和土壤的成分，并将收集到的信息通过火星轨道
上的卫星发送回地面。研究人员希望这次火星探索能找到证明火星上存在水的证据。■


(宗河 供稿)
　　 收稿日期：2003-06-05

国际太空2003.8
http://www.cast.ac.cn/cbw/dzqk.htm#gjtk

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