火星探测车是如何工作的

这六个人是我们最接近将人类送上火星的人。在为期520天的火星500任务中，6名机组人员经历了前往这颗红色星球的艰苦模拟飞行。

照片礼貌欧洲航天局/IBMP - Oleg Voloshin

如果我们很先进，很有想象力，我们可以建造非常复杂的东西机器人来火星我们为什么不直接派宇航员特里去呢?最重要的原因可能也是最明显的原因:特里可能不会在那里。

也就是说，到目前为止，只有大约三分之一的发射任务是“成功的”，这意味着它们完整地完成了火星之旅。虽然我们很容易对近三分之一的探测车为我们提供了有价值的信息感到乐观，但当宇航员特里(Terry the Astronaut)出现在照片中时，要为这样的记录欢呼就不那么容易了。很少有人愿意在工作中每三天就死一次。

当然，成本是另一个因素。而好奇号，最近的探测车美国国家航空航天局的火星科学实验室NASA仍然不需要考虑像让人呼吸氧气这样烦人的事情[来源:Space.com］.或者从火星回来。记住，当我们完成任务时，漫游者将永远留在火星上，但宇航员特里的旅行更像是一次度假，而不是一次搬家。这意味着食品、燃料、废物处理和其他大量成本——是原来的两倍。

除了物流和成本之外，人类系统对火星大气层的反应还存在巨大的未知因素。因为火星没有磁场在美国，人类将会受到大剂量的宇宙辐射——这在地球上不是问题，因为地球的磁场会阻挡辐射。火星1000天的旅行有可能导致宇航员在返回地球后有40%的几率患上癌症——这不是很多人在面试工作时想要的[来源:美国宇航局科学］.还要记住，如果宇航员特里同时也是女性特里，那么她患癌症的风险就更大了:拥有乳房和女性生殖器官的人患癌症的风险几乎是女性特里的两倍[来源:美国宇航局科学］.

所以，如果宇航员特里不愿意接受大剂量的致癌射线，我们就只剩下机器人探险家了。请转到下一页，了解一些火星任务。

美国宇航局的维京计划成为美国第一个在火星表面成功着陆航天器的任务。这张照片展示了1975年NASA喷气推进实验室建造的原始“火星场”中测试版本的维京号着陆器。

照片礼貌美国国家航空航天局/姓名/亚利桑那大学

最吸引人的是火星探索是寻找的承诺吗水——或过去存在水的证据。“水是关键，因为地球上几乎所有有水的地方都有生命，”美国宇航局的网站指出。“如果火星曾经有液态水，或者现在仍然有，那么很有必要问一下，火星表面是否曾经发展过任何微观生命形式。”

第一次火星任务是飞越；这意味着它们只是绕着发回火星照片的飞船运行。第一个是1962年的《水手3》;然而，第一次成功的轨道和照片来自水手4号在1965年。1969年飞掠任务结束后，接下来的一系列任务被称为人造卫星．NASA设计这些航天器是为了长期绕火星轨道运行，收集照片。水手9号于1972年首次拍摄了火星的整个表面。

轨道任务仍在继续，包括2005年发射的火星勘测轨道飞行器。这颗人造卫星可以探测到像餐盘那么小的物体，同时还可以携带探测仪寻找地下水。也许最重要的是，它仍被用作向任务控制中心传递信息的重要通信工具。

现在让我们来看看火星探测车的前身。70年代中期发射的维京1号和2号都有兰德斯降落到火星表面的他们是第一个发现火星可以自我消毒的人，这意味着紫外线辐射土壤的干燥和土壤化学的氧化性质阻止了生物的形成。

当我们想到更现代的机器登陆火星时，我们通常会从1995年的探路者任务开始。探路者号由一个着陆器和旅居者号探测器组成，着陆器上装有进入火星大气层的降落伞。该设备返回了数千张图像，以及15份土壤和天气数据的化学分析。

2003年，火星探测车任务团队发射了“勇气号”和“机遇号”，其中一艘在2011年底仍在穿越火星。让我们爬到下一页，了解更多关于这些漫游者的信息，他们的技术和发现。

事实证明，精神和机遇不仅仅是我们在沮丧时用来让自己感觉更好的词语。在2003年,美国国家航空航天局发射了名为“勇气号”和“机遇号”的探路者号，这两艘探路者号执行的任务机动性和距离都比探路者号大得多。

这两辆火星车都有一些值得注意的特点。它们都能发电太阳能电池板并储存在内部电池．为了防止附近有小绿人，漫游者可以拍摄高分辨率的彩色图像，或者使用放大相机，让地球上的科学家仔细观察物体。探测车臂上的多光谱仪采用了各种各样的方法来确定岩石的组成，包括跟踪一个物体发出的热量和向它发射的阿尔法粒子。“勇气号”和“机遇号”还配备了一个已安装的钻头(岩石磨损工具)，以钻透火星表面。

漫游者的身体被称为温暖的电子盒（网络)．在漫游者的顶部有一个设备甲板，在那里桅杆(或潜望镜眼)和照相机。月球车车身涂上金色的墙壁设计承受零下140华氏度(零下96摄氏度)的温度。漫游者网络的内部是锂离子电池无线电和光谱仪等电子设备都需要温度才能正常工作。漫游者的大脑是一台电脑，可以与高端、功能强大的笔记本电脑相媲美，但它具有特殊的记忆功能，不会因辐射和关闭而破坏。计算机还会持续检测温度，以确保漫游者“健康”。

“勇气号”和“机遇号”的发现要归功于让他们得以探索的技术火星．在着陆后的几个月里，机遇号发现了咸水的证据，这为火星上曾经存在生命(和化石迹象)的可能性打开了大门。勇气号偶然发现的岩石指向一个更早、更平静的火星，其特征是撞击、爆发的火山活动和地下水[来源:美国宇航局火星］.

我们将学习一些最新的漫游者的特征和探索，但首先让我们慢慢地转到下一页看看勇气号和机遇号所拥有的一些设备和科学。

这张图展示了勇气号和机遇号搭载的所有小玩意。

图片由美国国家航空航天局

我只是说"勇气号"和"机遇号"有摄像头和一些花哨的无线电设备真的不行。每台电脑重384磅(170公斤)，建造成本总计8.5亿美元，你最好相信，这台设备不仅是你值得信赖的MacBook，超强力胶水转到AM/FM收音机。

首先，a全景照相机安装在每个探测车上，以提供更大的地质背景。这台相机安装在离地面约5英尺(1.5米)的桅杆上，它不仅能捕捉彩色图像，还带有14种不同的滤镜，可以识别岩石和土壤目标，以便近距离观察。

一个小型热辐射光谱仪在红外线波长的帮助下识别出了现场的矿物质。它被用来发现可以显示水运动的独特模式。在探测车臂上有一个Moessbauer光谱仪，直接放置在样品上以寻找含铁矿物，这是另一个帮助确定如何使用的工具水影响了土壤和岩石。

为了确定岩石的成分，一个粒子x射线谱仪和地质学实验室里发现的一样，它可以帮助科学家确定样本的来源和变化。显微成像工具可以仔细研究岩石的形成和变化。

但是，我们究竟如何才能真正了解勇气号和机遇号的这些惊人发现呢?也不是你叔祖父的业余无线电设置。虽然还有一个低功率低速超高频无线电，数据速率很低，但它主要用作备份，在着陆阶段使用。

一般来说，轨道飞行器只能直接与地球交流大约三个小时的信息地球．剩下的部分实际上被拦截并发送到绕轨道运行的火星奥德赛号和火星全球勘测者号上，然后再传送到地球——反之亦然。轨道飞行器在大约16分钟内从一个视界移动到另一个视界;其中10分钟可用于与漫游者交流[来源:美国国家航空航天局］.如果我们猜测的话，每天大约有10兆字节的数据可以发送到地球。这是特别有用的，因为轨道飞行器与两个漫游者的联系更密切，与地球有一个更长的窗口，比任何一个漫游者。

每个探测车都使用两根天线进行通信高增益天线它可以引导自己向地球上的天线发送信息低增益天线它能以比高增益天线更低的速率从每个方向接收和发送信息。所有这些交流都发生在深空探测网（DSN)是一个国际天线网络，其通信设施位于加利福尼亚的莫哈韦沙漠、西班牙的马德里和澳大利亚的堪培拉。

转到下一页，了解漫游者在一个典型的日子里都做些什么。

这是“机遇号”登陆火星2756天后在第2756号太阳上旅行的地图。

图片由美国国家航空航天局康奈尔/ /喷气推进实验室/亚利桑那大学

而探测车并不完全如此冲一个时钟每天早上，他们都会把图像，仪器和状态数据，发送回他们的地球老板。

根据数据推断，科学家们在与高增益天线直接通信的三个小时窗口期间向漫游者发送指令。然后，月球车将独自运行20个小时，执行指令并向头顶的两个卫星发送图像数据卫星．漫游者的指挥官可能会告诉它移动到新的岩石，研磨岩石，分析岩石，拍照或用其他仪器收集其他数据。

漫游者和科学家们可能会在90天内重复这种模式。届时，漫游者的能量将开始减弱。同时,火星地球之间的距离会越来越远，通讯变得更加困难。最终，月球车将没有足够的动力进行通信，或者会离得太远，或者会出现机械故障，任务将会结束

然而，我们的使命远未结束。让我们进入下一页，在那里我们将了解所有关于火星探索冒险的最新成员。

这里展示的是漫游火星的最新成员之一:好奇号。

图片由美国国家航空航天局姓名

2011年11月,美国国家航空航天局推出了火星科学实验室，旨在研究土壤和岩石中的有机化合物或有助于我们了解是否火星是——或者曾经是——能够支持地球上生命的“宜居性”。火星科学实验室实际上是好奇号漫游者的一个功能，里面装有收集和分析样本的科学仪器。

2004年，美国国家航空航天局选择了几个不同的研究计划和实验室设备。除美国和加拿大外，西班牙和俄罗斯也在这次任务中携带了仪器。西班牙正在研究罗孚环境监测站它的设计初衷是观测大气和紫外线。俄罗斯提供了中子动态反照率仪，该仪器测量火星表面以下的氢，表明有水或冰。

一套乐器叫做火星样品分析将分析样品。(创造性的命名通常不是科学任务的优先事项。)在漫游者的手臂抓取样本后，一个气相色谱仪，一个质谱计和一个激光光谱仪将测量含碳化合物和同位素比率，这将表明火星上有水的历史。粒子x射线光谱仪将测量不同元素的数量。

您还可以在实验室中找到以下方便的仪器:

但说实话，火星科学实验室最酷的部分可能是ChemCam，它“使用激光脉冲蒸发7米(23英尺)外火星岩石或土壤目标的薄层材料”[来源:火星科学实验室的事实］.它将决定哪些原子对光束作出反应，而望远镜则显示激光照亮了什么。它们将帮助科学家们确定他们希望探测车去哪里，或者去捡什么。除此之外，在机器人上使用激光实在是太酷了。

如果你还在火星上徘徊，希望了解更多关于我们最近的行星邻居的信息，请浏览下一页，了解更多关于勇敢的火星探测器是如何工作的信息。