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航天時代?火星探索?人類第一顆環(huán)繞地外行星飛行的探測器“水手9號”

日期: 2021-06-20
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? ? ? ? ? ?航天時代?火星探索?人類第一顆環(huán)繞地外行星飛行的探測器“水手9號”

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2021-06-20? ?青野云麓?


1971年5月30日,“水手9號”發(fā)射升空。這是人類第一顆火星軌道器,它的探測結(jié)果,顛覆了我們對于這顆紅色星球的認(rèn)識,并為未來的火星探測打下基礎(chǔ)。


此時此刻,在火星軌道上,有多達(dá)6顆探測器正在圍繞火星運(yùn)行,包括3顆美國探測器,2顆歐洲探測器以及1顆印度探測器。


但如果向前追溯,人類第一顆進(jìn)入火星軌道的探測器,同時也是人類圍繞其他行星運(yùn)行的第一顆探測器,是上世紀(jì)70年代初的“水手9號”。它于1971年5月30日發(fā)射升空,并在同年11月份抵達(dá)火星。這顆探測器的探測結(jié)果,顛覆了我們對于這顆神秘紅色星球的全部認(rèn)識。


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 航天時代?火星探索?人類第一顆環(huán)繞地外行星飛行的探測器“水手9號”



前赴后繼


在“水手9號”之前,NASA已經(jīng)執(zhí)行過幾次火星探測計劃,但那些都是飛掠探測。在行星探測的早期階段,美國宇航局的策略是每次都發(fā)射“一對”探測器,以便確保一旦有一個出現(xiàn)問題,另一顆探測器能夠接過火炬繼續(xù)前進(jìn)。


1965年,水手4號成為首個飛掠火星的探測器,拍攝了首張近距離的火星地表圖像,而它的姊妹飛船“水手3號”在發(fā)射時爆炸失敗了。


四年之后,“水手6號”和“水手7號”僅僅間隔幾天時間先后飛過火星?!八?號”甚至還首次拍攝了火衛(wèi)一“福波斯”的照片。


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 航天時代?火星探索?人類第一顆環(huán)繞地外行星飛行的探測器“水手9號”



這些都是相當(dāng)成功的任務(wù)。然而,要想更進(jìn)一步加深對于火星的了解,科學(xué)家們需要長期的連續(xù)觀測,更詳細(xì)了解火星上的季節(jié)變化,大氣,磁場和地表情況。


NASA在“水手8號”和“水手9號”上增加了更多載荷,它們計劃成為第一批人造火星衛(wèi)星。由于軌道器的任務(wù)時間相比飛掠探測要長得多,因此它們還需要攜帶更多燃料,安裝更強(qiáng)大的發(fā)動機(jī)。于是,這兩顆探測器的質(zhì)量幾乎相當(dāng)于水手6號和7號的兩倍。


“水手8號”先行出發(fā),1971年5月9日發(fā)射,但不幸的是,這次任務(wù)的壽命只有短短的6分鐘:由于火箭上面級主引擎故障,這顆探測器的命運(yùn)是一頭墜入波多黎各島以北大約560公里的大西洋上。


緊接著,1971年5月30日,“水手9號”接替升空。這一次,這艘飛船成功抵達(dá)了太空,朝著火星飛去。


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 航天時代?火星探索?人類第一顆環(huán)繞地外行星飛行的探測器“水手9號”



未來火星計劃的奠基者


在太空飛行167天之后,水手9號于1971年11月14日抵達(dá)火星。它的主引擎點(diǎn)火15分鐘進(jìn)行減速,最終成功進(jìn)入了圍繞火星運(yùn)行的軌道——這是NASA歷史上的一個偉大時刻。


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 航天時代?火星探索?人類第一顆環(huán)繞地外行星飛行的探測器“水手9號”



不過,在太空里,事情很少能夠完全按照計劃發(fā)展,“水手9號”現(xiàn)在已經(jīng)做好了拍攝圖像的準(zhǔn)備,但是火星本身卻出了問題——就在“水手9號”飛向火星的途中,這顆紅色星球上從9月份開始出現(xiàn)劇烈的全球性沙塵暴天氣,很快就覆蓋了整個星球,從軌道上根本無法看清地表。


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 航天時代?火星探索?人類第一顆環(huán)繞地外行星飛行的探測器“水手9號”



“水手9號”眼中的“奧林匹斯火山”,這是太陽系最高,最大的山峰——一座死火山


其實(shí)這本身就是一項(xiàng)發(fā)現(xiàn)——天文學(xué)家此前就懷疑火星上存在著這樣的“超級沙塵暴”,但是這是他們第一次有機(jī)會直接觀察到這種場面。


不過,這也意味著NASA現(xiàn)在必須等待。在彌漫全球的沙塵之中,“水手9號”看到幾座巨大的火山突兀地聳立著,那是火星塔爾西斯高原上的三座大型火山,以及更加巨大的“奧林匹斯火山”,這是太陽系中最大,最高的火山。


直到1972年1月份,這場曠日持久的沙塵暴才逐漸平息下去。當(dāng)面紗最終揭去,人類目睹的是一個充滿變化和多樣性的星球。


透過“水手9號”的“眼睛”,NASA的科學(xué)家們看到了古老的河床,撞擊坑,巨大的死火山,峽谷,極地沉積物,沙塵暴,冰晶云,還有皚皚的白色晨霧。


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 航天時代?火星探索?人類第一顆環(huán)繞地外行星飛行的探測器“水手9號”



目睹此情此景,火星上是否曾經(jīng)存在過生命的問題再次凸顯出來了。而很顯然,要想回答這些問題,最好的辦法是向地面上發(fā)射著陸器。正是基于“水手9號”的探測結(jié)果,確保了后續(xù)“海盜”號著陸計劃的圓滿成功。


而我們的主角“水手9號”,它在一年左右的時間里圍繞火星運(yùn)行,傳回了7329張照片,拍攝區(qū)域覆蓋了火星表面80%的區(qū)域。


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 航天時代?火星探索?人類第一顆環(huán)繞地外行星飛行的探測器“水手9號”



巨大的峽谷,以及水手9號的命運(yùn)


“水手9號”最大的發(fā)現(xiàn)是火星上一條綿延超過4000公里的超級大峽谷,這幾乎是美國科羅拉多大峽谷的10倍,深度超過7000米。這條超級裂谷切割了火星幾乎1/4的周長。


這個巨大的峽谷后來被以“水手9號”的名字,命名為“水手谷”(Valles Marineris)。后來的幾十年時間里,科學(xué)家們一直為這個超級峽谷的成因爭論不休,但其中至少有一個研究小組認(rèn)為這個峽谷的形成可能與火星上的板塊運(yùn)動有關(guān)。


“水手9號”還傳回了火星南極的圖像,那里的沉積層顯示火星歷史上曾經(jīng)擁有不同的氣候環(huán)境。在那之后,NASA一直持續(xù)關(guān)注火星極地研究,后續(xù)的“火星全球勘測者”(MGS),“2001火星奧德賽”,以及“火星勘測軌道器”(MRO)都對火星極地開展了詳細(xì)觀測。


除此之外,“水手9號”還在火星表面發(fā)現(xiàn)了大量蜿蜒的干涸河道,很顯然這是過去流水留下的痕跡,它還獲取了更加近距離,因而更為清晰的火衛(wèi)一和火衛(wèi)二圖像?!八?號”的探測結(jié)果顯示,火星是一個快速變化的世界。


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 航天時代?火星探索?人類第一顆環(huán)繞地外行星飛行的探測器“水手9號”



在軌道上運(yùn)行差不多一年時間后,“水手9號”用于進(jìn)行軌道維持的氣體幾乎耗盡了。1972年10月27日,NASA最終決定關(guān)閉這艘飛船。至今,“水手9號”還在火星軌道上安靜,沉默地飛行著,只是它的“體溫”已經(jīng)和宇宙空間背景成為一體。


NASA預(yù)測,由于軌道高度較高,“水手9號”可能會一直運(yùn)行到至少2022年,在那以后的某一天,這顆小小的探測器將會墜入火星大氣層,粉身碎骨。


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