? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?航天時代?火星探索?超長待機的奧德賽號
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?2021-06-24? ?青野云麓? ?
進入21世紀，開展火星探測的已經(jīng)不僅是美國和俄羅斯，歐空局、日本、阿聯(lián)酋、印度、中國也都紛紛加入進來，使火星探測進入空前的高潮期。
當然，美國火星探測的規(guī)模和取得的成果仍然大大領先于其他國家或地區(qū)。
在這一時期，美國確定了新 火星探索計 劃的終極目標，并按照計劃逐步實施。
?
新火星探索計劃的終極目標
尋找生命跡象
在20世紀90年代，美國宇航局提出了一個非常長遠的火星探測一攬子計劃，該計劃從90年代一直延續(xù)到21世紀，當時被稱為“火星探測三部曲”。
但是，由于經(jīng)費預算問題、探測器發(fā)射失敗問題、宇航局計劃調(diào)整問題，這個計劃并沒有順利實施。
在1993年火星觀察者任務失敗后，美國宇航局出臺了新的火星探索計劃（The Mars Exploration Program），基本內(nèi)容是運用火星著陸器、火星軌道器以及火星漫游者巡視器等各種手段，探索火星上存在生命的可能性，同時研究火星的大氣和自然資源。
該計劃在實施初期，特別強調(diào)“更快、更好、更便宜”的原則，發(fā)射了多個成本較低的探測器，包括前述的火星軌道勘察者、火星天氣軌道器、火星極地著陸器等。這幾項計劃只有火星軌道勘察者取得了成功，其他均遭失敗。
這就促使宇航局對該計劃進行修改，包括重新審查火星探測項目，降低探測器項目成本，增加探測器發(fā)射次數(shù)等。同時注意吸收宇航局以及各類專家的意見，以有限的資源開展最為優(yōu)先、最具科學價值的項目。
?
作為該計劃的一部分，宇航局實施了火星偵察兵計劃（Mars Scout Program），計劃發(fā)射一系列小型、低成本、不太復雜的火星探測器，項目成本不超過4.5億美元。
該計劃在發(fā)射了鳳凰號、HAVEN探測器后，于2010年又被撤消了。
此后，宇航局火星探測計劃又進行了調(diào)整。2013年，火星探測計劃的后續(xù)任務基本得以確定。宇航局新世紀制定的火星探索計劃首要解決的科學問題是：火星上是否有生命？
在我們以往火星探測的發(fā)現(xiàn)中，有一項最為突出：火星上可能存在液態(tài)水，遠古時代自不必說，今天也有可能保存在火星地表之下。水是生命的關鍵要素，在地球上每一處能找到水的地方，幾乎都能找到生命。
如果火星曾經(jīng)有液態(tài)水，或者今天仍然有液態(tài)水，那么人們不禁要問，火星表面是否有任何微小形式的生命？有無證據(jù)表明火星上過去曾有生命存在？如果是，這些微小的生物今天還能存在嗎？
即使火星上過去或現(xiàn)在都不曾存在生命，那上面仍有許多令人興奮的東西。對于這顆神奇的行星和它的極端環(huán)境，人類還有很多東西需要認識。
宇航局火星探測計劃的終極目標是：尋找生命的跡象。
美國長達60年的火星探測，在科學方面實際上主要聚焦于四個方面的使命：探測火星上是否存在水，研究火星的可居住性，探索火星上存在生命的跡象，實現(xiàn)載人火星飛行。這些重要的科學問題也是促成宇航局制定新世紀火星探測的動力。
當然，圍繞上述主題，同時探索的內(nèi)容還包括火星整體的動力系統(tǒng)，它過去和現(xiàn)在的地質(zhì)、地下、氣候、環(huán)境及其生物潛力。
該項目旨在描述火星的宜居性，并確定火星是否曾經(jīng)或現(xiàn)在仍有各種形式的生物。火星探測工作所取得的發(fā)現(xiàn)將有助于為人類最終的載人火星探測任務鋪平道路。
?
新火星探索計劃之奧德賽
2001年，宇航員發(fā)射了火星奧德賽號探測器（2001 Mars Odyssey），這是21世紀美國第一顆火星探測器。
這顆火星軌道器將對火星化學元素和礦藏分布進行測繪，對氫元素的測繪有助于科學家們預測出火星地表下存在的大量水冰的位置。
后來，2007年發(fā)射的鳳凰號探測器專門前往火星北極點附近一個寬約50千米的淺灘尋找地下水冰，驗證了奧德賽號的探測結果，這也是人類首次通過探測器在地球之外獲得水冰樣本。
奧德賽號后來成為宇航局的一個通信中繼站，幫助后續(xù)探測器與地球保持聯(lián)系，至今仍在兢兢業(yè)業(yè)地工作著。
? ? 奧德賽的任務目標
奧德賽號軌道器重1608.7千克，安裝的儀器比較簡單：熱輻射成像系統(tǒng)（THEMIS）、伽馬射線質(zhì)譜儀（GRS）、火星輻射環(huán)境實驗儀（MARIE）。2001年4月7日，該探測器由德爾它7925型火箭發(fā)射升空，開始了火星之旅。
?
火星奧德賽發(fā)射
截至2017年年中，火星奧德賽號保持著連續(xù)工作16年的記錄，是行星探測持續(xù)時間最長的探測器。
這是美國宇航局修改后的新火星探測計劃的第一次發(fā)射。其任務目標旨在調(diào)查火星環(huán)境，提供其表面的關鍵信息以及未來探險者可能面臨的輻射危害。
具體任務是繪制火星的化學和礦物組成圖，以此作為探測火星過去或現(xiàn)在水和火山活動證據(jù)的一個步驟；選定未來火星著陸器-漫游年的探測目標；尋找火星地表下一定深度存在的水，并對以往水造成沉積的礦物進行測繪。
以前的探測表明，火星極地有冰冠、地表后以下有滲水流動的痕跡。奧德賽的儀器將對火星地殼和大氣進行分析，進一步尋找水的蛛絲馬跡?？茖W家們將通過它的探測結果，研究火星表層的構成和火星的輻射狀況。
奧德賽的探測結果使科學家們能夠繪制礦物和化學元素的地圖，并確定埋藏著水冰的地區(qū)。
奧德賽號地火星表面溫度的測量圖像為科學家提供了火星地形的壯觀景象。
在任務的早期，奧德賽通過測量確定火星低軌道的輻射是地球低軌道輻射的兩倍。
火星低軌道輻射的發(fā)射，是人類火星探索的一個重要成果，因為它對未來載人火星飛行的宇航員健康存在潛在的風險。
奧德賽號是火星探測計劃一個承上啟下的項目，它還被設計成未來著陸器的接力器，即作為未來火星漫游車探測器（勇氣號和機遇號）、火星科學實驗室和鳳凰號著陸器的通信中繼服務平臺。
?
奧德賽的歷史成就
2001年10月24日美國東部時間02時38分，奧德賽號在發(fā)射200天后，經(jīng)過20分19秒的發(fā)動機點火制動，成功進入環(huán)繞火星的軌道。
初始軌道為大橢圓型（272×26818千米），運行周期長達18.6小時。隨后，奧德賽號實施了一系列變軌機動。2002年1月30日，奧德賽號進入傾斜93.1°的近太陽同步極軌上，軌道高度400×400千米。
2月19日，它即開始了科學和測繪任務，任務持續(xù)時間917個地球日。在此期間，它每兩個火星日可重復掃描一次整個火星表面。
2002年5月，美國宇航局宣布奧德賽號在火星土壤中發(fā)現(xiàn)了大量氫，這意味著在火星表面以下一米處可能存在冰。
2008年3月，該項目任務科學家發(fā)現(xiàn)奧德賽號在火星南部的200個地方探測到鹽沉積的證據(jù)。氯化物礦物被保留下來進一步表明，這些地方曾經(jīng)有豐富的水資源。
在2004年8月完全完成其主要任務后，任務規(guī)劃人員從2004年8月24日開始執(zhí)行一系列延長任務。
2004年、2006年、2008年、2010年、2012年、2014年和2016年，宇航局批準了火星奧德賽任務的七次延長，每次兩年。每次延期都致力于某一具體的探測目標。
例如，第四次延期于2012年8月結束，主要致力于觀測極地冰、云和沙塵暴的年際變化。
?
2003年10月28日，火星輻射環(huán)境實驗儀停止工作，原因是一個計算機芯片損壞，這很可能是由于一個大的太陽粒子轟擊事件造成的。
此外，奧德賽號一個反作用輪在2012年6月出現(xiàn)故障，但作為備份反作用輪被激活，使其工作恢復正常。
2012年8月，宇航局利用火星奧德賽上的熱輻射成像系統(tǒng)幫助火星科學實驗室（MSL）項目選擇了著陸點，后來又充當了火星科學實驗室的好奇號著陸器的通信中繼站。
2010年7月，宇航局宣布，利用火星奧德賽號的熱輻射成像系統(tǒng)拍攝的21000張圖像， 已經(jīng)繪制出有史以來最精確的火星全球地圖。
2010年12月15日，奧德賽號已在火星軌道上工作了3340天，打破了在火星上工作時間最長的探測器紀錄。
2016年12月，由于火星運行至相對于地球的太陽另一面，奧德賽號“安全模式”，但到2017年1月初，它又恢復到完全運行狀態(tài)。
奧德賽號在火星軌道運行多年，繪制了火星表面眾多化學元素和礦物數(shù)量的分布圖，還跟蹤了火星低軌道的輻射環(huán)境，這兩項工作對于未來更深入的火星探測任務具有重要參考意義。
到2016年年中，熱輻射成像系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)回超過20.8萬張可見光圖像和超過18.8萬張熱紅外圖像。
奧德賽號火星軌道器的擴展任務到2021年仍在繼續(xù)。
目前，它主要作為后續(xù)火星軌道器、著陸器和漫游車的通信中繼平臺，包括火星漫游車勇氣號和機遇號、鳳凰號著陸器和火星科學實驗室的好奇號漫游車。奧德賽號的圖像和其他測量數(shù)據(jù)有助于為未來探測器和著陸器提供備選著陸點。