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水手7號(MARINER 7),美國發射的一枚火星探測器,重量外型均與水手6號相同,以SLV-3C運載火箭自卡納維爾角發射升空。它的主要執行了拍照和研究火星大氣及其化學成分的任務。水手7號在1969年8月5日到達距離火星3430公里處,共傳回了126張火星地表的影像,其中包含了93張遠距離接觸的火星照片,以及33張近距離接觸的影像。水手6號及7號均設計用來飛越火星赤道及南半球執行探測任務。此外,此二艘火星探測船進一步地提供有關火星的大氣相關數據。

1 水手7號 -星際飛行器

人類探索火星道路

水手7號火星
1962年11月,前蘇聯發射了「火星1號」(mars 1)探測器,探測器掠過火星表面進行探測活動。但「火星1號」在飛離地球1億公里時與地面失去了聯繫,從此下落不明。作為人類發射的第一個火星探測器,它被普遍認為是人類火星之旅的開端。

1964年11月,美國向火星發射「水手4號」(mariner 4)飛船。1965年7月15日,美國的「水手4號」飛船接近火星,從距離火星1萬公里處拍攝了21幅照片,發現火星上存在大量環形山,火星大氣密度只有地球的1%,火星既沒有熔化的鐵核也沒有磁場。

1965年:前蘇聯發射探測器2號(zond 2),探測情況沒有公布。

1969年,美國「水手4號」發回75張照片。同年,美國「水手5號」和「水手6號」飛船再次掠過火星。它們拍攝的200多幅照片表明,火星表面的溫度比預想的更低,火星大氣中二氧化碳含量高達95%,水蒸氣幾乎難以尋覓。當年,美國水手7號(mariner 7)探測器發回126張照片。

1971年11月,美國發射的「水手9號」(mariner 9)飛船進入火星軌道,成為火星的第一顆人造衛星,環繞火星軌道進行長期考察。「水手9號」成功拍攝了火星全貌,發回7329張照片,確認火星上並不存在運河,火星的一個半球上有許多環行山,外貌很象月球,另一個半球則比較平坦。

1971年5月19日和28日,前蘇聯的「火星2號」(mars 2)和「火星3號」(mars 3)飛船相繼發射升空,希望在火星著陸。「火星2號」同年11月投下一個探測儀器,但摔毀在火星表面;「火星3號」的登陸艙同年12月在火星上軟著陸,但僅送回22秒鐘信號就永遠停止了工作。

水手7號水手7號探測
1974年,前蘇聯火星5號(mars 5)探測器沿著火星軌道飛行了數天。同年,前蘇聯火星6號(mars 6)和火星7號(mars 7)探測器在火星著陸,探測結果沒有公布。

1975年,美國向火星發射「海盜1號」、「海盜2號」宇宙飛船。1976年7月和8月,美國「海盜1號」(viking 1)、「海盜2號」(viking 2)飛船的著陸器分別在火星成功著陸。這兩個著陸器攜帶了許多精密儀器,分析了火星的土壤,測量了風速、氣壓和溫度,並確定了火星的大氣成分。把火星探測活動推進了一步。在此後幾年中,兩艘飛船幾乎拍攝了火星的整個表面,並向地球發回了異常清晰的火星照片51539張以及大量的探測數據。1978年7月,「海盜2號」停止工作。1980年8月,「海盜1號」也結束了它4年的觀測使命。

1989年,前蘇聯福波斯1號(phobos 1)和福波斯2號(phobos 2)探測器在前往火星的途中失蹤。

1992年9月25日,美國「火星觀察者」號(mars observer)探測器發射升空,但這個探測器在1993年8月進入火星大氣層前與地面失去聯繫。

1996年,俄羅斯「火星—96」航天器(mars-96)發射失敗。

1996年11月6日,「火星環球觀測者」(mars global surveyor)飛船發射升空。這次探測的目的是收集有關火星大氣、外表和內部結構的各種數據,拍攝火星兩極和火星上彎彎曲曲的「運河」,以幫助科學家了解火星上是否曾存在河流。1996年12月4日,攜帶「旅居者」火星車的「火星探路者」號(mars pathfinder)飛船啟程。經過長達4.94億公里、歷時7個月的長途旅行后,它於1997年7月4日在火星阿瑞斯平原著陸。這次探測的主要目的是讓有輪子的「旅居者」在地面工作人員的遙控下在火星上行駛,以實現對火星較大範圍的移動考察。這次探測活動使人類對火星地表景觀有了直觀的認識。「火星探路者」發回了數千張火星地表照片,其中包括許多特寫鏡頭和360度彩色全景照片。人們從這些照片得知,火星阿瑞斯平原看起來就像地球上的荒漠;同地球一樣,火星上也有山脈,有丘陵,有溝谷,甚至還有隕石坑。旅居者號火星車上有一台阿爾法-質子-X射線光譜儀,能現場分析岩石的化學成分,並將分析結果傳回地面控制中心。

水手7號水手7號

1998年12月和1999年1月,美國宇航局先後發射兩個火星無人探測器——「火星氣候探測器」(mars climate orbiter)和「火星極地著陸者」(mars polor lander)。「火星氣候探測器」1999年9月在進入火星大氣層時被燒毀。「火星極地著陸者」也於同年12月在預定著陸時間後下落不明。后查明原因為起減速作用的火箭發動機關閉過早。接連兩次探測火星的失敗嚴重影響了美國宇航局的火星考察計劃,並使其一度中斷。

2001年4月7日,美國「奧德賽」火星探測器(mars odyssey spacecraft)發射升空。「奧德賽」將對火星進行為期兩年半的地理勘探,主要任務仍然是在火星上尋找水,以確定這顆紅色行星上是否存在生命。這次發射標誌著美國火星探測計劃重新啟動。

2003年6月10日,攜帶「勇氣」號火星車的「火星探測流浪者」號探測器飛向太空。按計劃,探測器將於2004年1月飛抵火星軌道,隨後將通過降落傘和氣囊緩衝方式,向火星「古謝夫環形山」投下「勇氣」號,以尋找那裡是否有水的蹤跡。「勇氣」號火星車的「孿生兄弟」「機遇」號火星車7月7日成功升空,也踏上去火星找尋水和生命存在蹤跡的漫漫旅途。

21世紀火星計劃:

2001年奧德賽動身出發
美國原本準備發射一對包括軌道器和著陸器在內的探測器,但因2000年火星氣候軌道器和火星極區著陸器的 「全軍覆沒」,故只保留了一顆軌道器,名為「奧德賽」。在以後的兩年半時間裡,奧德賽將進行測繪火星表面、測量環境和了解載人飛船登陸火星甚至人類定居火星等有關的問題。

2003年美歐日分頭行動

水手7號水手7號探測的火星

2003年,火星探測高潮迭起。美國研製的兩輛完全相同的火星探測漫遊車先後在6月間出發,並將於2004年1 月份先後在火星表面的不同地點著陸。兩輛漫遊車的工作壽命可長達3個月,車上安裝了包括全景相機、顯微相機、熱紅外光譜儀和能夠識別含鐵礦物及測量岩石土壤元素的光譜儀等在內的科學儀器。

歐洲也在2003年利用俄羅斯火箭,發射他們的第一顆火星探測器—「火星快車」。緊接著,美國又先後發射了 「勇氣號」和「機遇號」火星探測器。此次對火星的探測,是迄今為止對火星上的水和生命跡象最為徹底的一次搜索。這樣一來,屆時有3輛火星車同時出現在火星上。同時,日本的希望號軌道器在經過漫長5年多的飛行后,也將在2004年1月份進入火星軌道。此軌道器主要研究火星上層大氣及與太陽風的互相作用。

2005年偵察軌道器上路

美國這年將發射的火星偵察軌道器,能對火星表面上 20~40厘米大小的物體進行成像。其主要使命是為2007年試驗取樣回送技術先行一步。

2007年取樣回送拉開序幕

這一年要發射的探測器,包括由美國研製的一個帶有智能的著陸器和一個體形更大、能力更強的漫遊車,以及法國提供的一個樣品回送軌道器。義大利將提供一顆專用通信衛星,用以把火星表面探測器採集到的大量科學數據中繼傳回地球。

2009年美意合作發射軌道器

水手7號水手7號

這一年是火星探測器發射的「淡季」。義大利可能會和美國宇航局一起在這一年發射一顆軌道器。

2011年開展取樣回送任務

這一年是開展火星取樣回送任務的最早機會。按計劃,從火星表面取得的樣品飛行器將不進入地球大氣層,而由它上面的一個小飛行器帶著樣品罐進入地球大氣層藉助降落傘著陸。

美國是這樣設想的,在阿波羅登月50周年即2019年以前,實現載人火星飛行。之後,在火星上建立初步的駐人基地。到2035年前後,建成永久性基地。但是,火星大氣密度只有地球大氣的1%,而且主要成分是二氧化碳,氧氣極少,也沒有臭氧層阻擋太陽輻射。火星表面的重力僅為地球表面的1/3。因此在火星上建立駐人基地之前,必須先要解決空氣、水、食物、輻射防護和低重力適應這五個基本難題。

2 水手7號 -水手計劃

水手7號水手7號
第一次成功發往火星的行星探測器是美國1964年11月28日發射的「水手4號」。次年7月,「水手4號」飛近這顆紅色行星,距離表面9,846公里。該探測器攝取了22張火星的特寫照片,它首次確認了火星表面隕石坑的存在。

1969年美國兩艘宇宙飛船「水手6號」和「水手7號」飛向火星。「水手6號」主要在火星赤道地區,「水手」7號在南半球。兩架飛船都飛過火星,拍取了210張高解析度的照片。這些照片揭示出火星表面受到侵蝕的跡象。

「水手9號」在經歷了5個半月的飛行之後,於1971年11月13日抵達火星。這是第一次行星際宇宙飛船真正圍繞另一行星作軌道運行。數星期內,由於大規模的塵暴將整個行星遮得嚴嚴實實,「水手9號」無法拍攝火星表面的照片。但是,在近一年的努力之中,「水手9號」繪製出了火星的地形,攝得火星的衛星火衛一和火衛二的照片。

「水手9號」發射回來的7,329張照片揭示出一顆寒冷的布滿塵埃的行星,有著坑坑窪窪的表面,被死火山、大峽谷和極冠所統治著。最令人驚奇的是這樣一個發現:看似乾涸已久的河床在某一時期曾擁有豐富的水源。發向地球的照片反駁了火星上存在運河的觀點,使科學家作出結論,這顆紅色行星上並沒有生命存在的明顯跡象。

其他「水手號」系列行星探測器「水手1號」、「水手2號」和「水手5號」被發往金星。

3 水手7號 -背景資料

火星與地球數據對照表

水手7號火星
火星赤道半徑大約只有地球一半,兩個星球擁有大體相同的乾燥的陸地表面面積。這是因為地球表面三分之一的地區都覆蓋著海洋,而火星表面卻不存在液態水。

火星和地球在溫度、體積、大氣構成上截然不同,不過兩顆星球的地質狀況具有驚人的相似之處。在火星上,我們可以看到火山、峽谷和撞擊產生的盆地,與地球上的地質特徵相似。

地球上很多陸地表面的物理特徵同樣存在於火星。火星一些地貌的絕對大小在地球的類似地貌面前相形見絀。下表對火星和地球的狀況和特徵進行了比較。

 火星地球
大氣構成二氧化碳 (95.32%)
氮(2.7%)
氬(1.6%)
氧 (0.13%)
水汽(0.03%)
氧化一氮(0.01%)
氮 (77%)
氧(21%)
氧(1%)
二氧化碳(0.038%)
大氣壓7.5毫巴(平均)1013 毫巴 (海平面)
最深的峽谷

水手號峽谷,

深 7公里( 4.35英里 )

寬 4000公里( 2485英里 )
 

美國大峽谷,

深 1.8公里( 1.1英里 )

長 400公里( 248.5英里 )

與太陽距離(平均)227,936,637 公里
(142,633,260 英里)
149,597,891 公里
(92,955,820 英里)
赤道半徑3,397 公里
(2,111英里)
6,378 公里
(3,963 英里)
赤道重力0.375(地球=1)2.66 (火星=1)
最大火山奧林帕斯山
高26公里(16英里)
直徑602公里 (374英里)
夏威夷莫納羅亞山
高6.3 英里
直徑121 (75英里)
一天長度
(自轉一周所需時間)
24小時37分23小時59分04秒
一年長度
(繞太陽公轉一周所需時間)
687個地球日365天
極冠覆蓋著冰雪和固態二氧化碳 (乾冰)一年四季覆蓋著冰雪
表面溫度 (平均)-81華氏度 (-63攝氏度) 57 華氏度 (14攝氏度)
赤道傾角(度)2523.45
衛星數量2 (火衛一和火衛二) 1 (月球)



 

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