火星观测者探测器

火星探测器

“火星观测者”(Mars Observer)探测器是NASA继”海盗”火星计划结束之后的首个火星探测器，于1992年9月25日用“大力神”运载火箭从卡纳维托尔角发射。探测器的任务目标是对火星表面及大气进行连续687天(1个火星年)的观测，获取火星地质、大气和气候数据，建立火星动力学模型。“火星观测者”项目总研制、发射及支持费用约为8.13亿美元。

任务概况

火星观测者探测器是美国研制和发射的火星探测器。20世纪80年代后期制定计划。1992年9月25日用大力神火箭将这个探测器发射。这个探测器是美国火星探索计划三部曲中的第一步。其目的是观测研究火星地形、引力场、表面元素和矿物特性、大气环流特性、火星尘埃和挥发物质的时间和空间分布，绘制火星四季气候图。它另外一组重点任务是为未来不载人或载人飞行器选择降落区。火星观测者探测器采用了泰罗斯气象卫星使用的结构。该探测器重2487千克，上面带有8种仪器，包括火星观察照相机、伽玛射线分光计、热辐射分光计、大气压力调制红外辐射计、激光测高计、磁场计、电子计和数据中继装置。大力神3号运载火箭将火星观测者号送入地球轨道后，利用上面加装的转移轨道推进器将其送入环绕火星的轨道。它在近一年的飞行之后，将进入火星的太阳同步轨道。火星观测者探测器在还没有达到火星之前，不幸丢失了，从而导致这项计划失败。

主要性能参数

“火星观测者”质量为1018kg，长方体结构，尺寸为2.1mX1.5mX1.1m。采用三轴稳定，由地平仪、星敏感器、陀螺仪、加速度计以及多个太阳敏感器提供姿态信息，并通过4个反作用轮和推力器实现指向控制。推进系统包括8个双组元推进器和16个单元肼推进器。其中总推力490N的4个双组元推进器用于巡航机动和火星轨道进入机动等，另外4个22N双组元推力器、8个4.5N和8个0.9N单元肼推力器用于姿态控制和轨道微调。通信采用X频段，装有1副1.5m直径高增益抛物面天线、6副低增益天线和l副中增益天线。电源系统包括总功率1147W的太阳翼(面积26平方米)和2个42A·h的镉镍蓄电池组。有效载荷包括成像系统、热发射光谱仪、压力调节红外辐射计、激光高度计、磁强计、电子反射计、γ射线光谱仪和无线电科学装置。

科学目标

美国国家航空航天局的“火星观测者”的任务是观测者系列行星任务中的第一个，设计目的是研究火星的地质科学。这一任务的最初科学目标是：(1)确定火星表面全球的元素和矿物的特征；(2)勾画火星全球的地形以及重力场；(3)确立火星磁力场的性质(4)确定火星挥发物(容易蒸发的物质)的时间与空间的分布状态、丰沛程度、来源、沉淀物以及基于季节周期的尘埃；(5)探索火星大气层的结构和循环。

有效载荷

火星观测者探测器上装有的8种科学仪器是用来对火星进行全面的、彻底的测量和考察的。

1.火星观察照相机用于拍摄高分辨率的火星照片,可拍摄三种分辨率的照片,最低的分辨率(7.5千米/相元)用于拍摄气象云图;中分辨率(240米/相元)用于一般绘图和监视火星这一年里发生的变化;高分辨率用于对特殊有兴趣的区域进行拍摄。

2.伽玛射线分光计用于测量火星表面的伽玛射线辐射,以保证能检测到火星表面元素的构成,还有水和二氧化碳冰。

3.热辐射分光计用来分析红外辐射,以了解火星表面矿物质的含量。

4.大气压力调制红外辐射计用于测量火星大气边缘的红外辐射和大气压力、温度、水蒸气及灰尘的含量。

5.激光测高计用于测量探测器的轨道高度,其精度可达几米。

6.磁强计和电子反射计用于寻找并测量火星上是否存在着一个非常微弱的磁场以及火星表面岩石存在的磁场。

7.数据中继装置该装置向火星表面不同地点释放9个穿透机和小型着陆装置,然后将这些着陆装置发出的无线电信号中继到地球。如果火星观察者探测器能够将它的飞行延长到1997年的话,那么,当1996年俄罗斯发射的火星探测器到达火星轨道时,该火星中继装置便将获得的火星数据中继到俄罗斯的火星探测器上。

评价

如果专家们对排除故障所采取的措施不能奏效的话,火星观察者探测器便无法正常运行,将是美国自1967年7月17日射勘测者4号进行行星际航行来的第一次失败。尽管如此,观察者探测器仍然代表了人类火星观察的新阶段,它的复杂科学仪器达到了一个新的水准。

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