機遇號（Opportunity）火星探測器，是美國航空航天局火星探險漫游者任務（Mars Exploration Rover Mission）的兩個項目之一，也是火星探測計劃的組成部分。“機遇”號的主要使命是尋找火星上存在水的線索。
2003年7月7日，“機遇”號探測器搭載在三角洲2火箭上順利升空，前往火星。次年1月31日，它成功駛出著陸艙，踏上火星表面，開始火星探測。原本計劃的任務期限是90天，但它一直工作了15年，總行駛里程超過45公里，創造了人類探測器在外星的最長行駛距離紀錄，獲得了包括火星上曾存在“可飲用的水”等重要發現。“機遇”號探測器是一個六輪太陽能動力車，高1.5米、寬2.3米、長1.6米，重185千克，攜帶了高度集成化的科研儀器。
2019年2月13日，由于機遇號探測器在2018年6月遭受了嚴重的火星沙塵暴，地球無法恢復與它的通信，美國航空航天局宣布放棄“機遇”號。為了紀念機遇號對火星探索做出的重大貢獻，第39382號小行星以“機遇號”的名字進行了命名。
發展沿革
誕生背景
20世紀90年代，美國宇航局提出了一個火星探測一攬子計劃，該計劃從90年代一直延續到21世紀，當時被稱為“火星探測三部曲”。但隨后，1992年，美國開局的火星觀察者失敗，1996年，俄羅斯開局的火星96號也在升空后失敗。也是在同一年，美國的全球勘探者號才迎來成功，與它一起前往的還有探路者號著陸器和旅居者號火星探測車，旅居者號也在1997年成為人類第一輛成功著陸的火星車。但它僅有10多千克，攜帶的儀器也無法擁有復雜功能，僅僅工作了幾十天就宣告任務結束。人類迫切需要一個全面、復雜、多功能的火星車登陸火星。
在這種需求下，美國航空航天局的火星探測計劃就正式立項了火星探測漫游者（Mars Exploration Rover，MER）項目，它包括兩個重量為185千克的火星車，MER-A和MER-B。
命名和準備
2001年，美國發射的2001火星奧德賽號軌道器取得成功，它可以為地面功率較低的火星探測車提供信號轉發，這意味著兩輛火星車任務可以在2003年順利踏上旅程。
2002年11月，美國宇航局考慮到公眾參與科研項目、尤其是普及科學知識的重要性，因此這兩顆火星車命名采取了小學生征文比賽的方式。最終，它們分別被命名為勇氣號火星探測器（MER-A）和機遇號（MER-B）。
2003年4月，美國航空航天局為兩個天問一號選定了兩個科學上可靠的著陸點，每輛火星探測器著陸后都將檢查其著陸點，以尋找過往液態水活動和過往對生命友好環境條件的地質證據。同時，“機遇”號探測器已在美國宇航局肯尼迪航天中心，為發射做準備。
發射登陸
2003年7月7日，“機遇”號探測器搭載在三角洲2火箭上順利升空，并通過一條長達200余天航程的霍曼轉移軌道前往火星。
2004年1月25日，美國“機遇”號火星探測器成功在火星表面登陸，并向地球發送了信號。后續的幾個月，“機遇”號探測器的主要任務是探索其著陸點周圍區域，并獲取巖石和土壤中的證據，以了解這些地區是否存在水質環境以及是否可能適合維持生命。
開展任務
2004年3月22日，在“鷹”撞擊坑內部進行了廣泛的考察之后，機遇號爬上了撞擊坑的邊緣，開始了它在大約750米外的“耐力”撞擊坑的階段性探測任務。從“鷹”撞擊坑出來后，機遇號漫游車對仍能看到著陸器、后殼和降落傘的廢棄區域進行了拍攝。
當年晚些時候，機遇號漫游車駛入一個區域，它的幾個車輪被埋在沙子里，導致車輛無法移動。地面控制人員一次僅能操縱車輛行進幾厘米，此后6周時間“機遇”號處于休眠狀態，直到2005年6月以后。
2006年，“機遇”號緩慢向南，朝直徑800米的維多利亞火山口駛去，首次抵達直徑約300米的埃雷布撞擊坑。3月，它開始了朝向2千米外的維多利亞撞擊坑之旅，這是一個比勇氣號火星探測器和機遇號以前考察過的任何撞擊坑都更寬更深的撞擊坑。機遇號于2006年9月抵達維多利亞坑，并發回了其邊緣的清晰照片。
2007年，機遇號遭受到火星嚴重的沙塵暴。到7月18日，太陽能電池板的功率僅為128瓦時，到達漫游車的最低允許功率，因此，所有的科學活動都只得暫停。在經過大約六周的沙塵天氣，塵暴開始減弱，機遇號又開始正常工作。9月11日，它進入維多利亞火山口，在里面呆了將近一年，向地球上發送了大量信息。之后，“機遇”號的駛向它的下一個目標，直徑22千米的“奮進”號隕石坑。在前往途中，“機遇”號發現了“馬奎特島”巖石，它在組成成分和特征上，與火星上任何已知巖石或火星上的石隕石均不相同。
2010年3月24日，“機遇”號在火星上行駛距離達到20千米，比“勇氣”號高了一倍有余，遠遠超出了原計劃的600米。兩個月后的5月20日，機遇號打破了海盜1號著陸器創造的，在火星表面連續運行最長時間——6年116天的紀錄?！皺C遇”號在朝“奮進”號火山口前進時，于2011年6月1日創造了行駛30千米的紀錄。最后，經過近3年、21千米左右的行程后，“機遇”號于2011年8月9日抵達奮進號火山口。
刷新記錄
2012年底到2013年，“機遇”號圍繞著一個地理特征——馬提杰維克山展開工作，這個地點能俯看“奮進”坑，分析其巖石和土壤。2013年5月16日，美國航空航天局宣布，通過“奮進號航天飛機”坑后，機遇號超過了人造物體在另一個星球上行駛的最遠距離紀錄——35.744千米，這個紀錄是1972年12月阿波羅17號最后一次登月的月球車創造的。
2013年8月，機遇漫游車來到索蘭德點（Solander Point）考察，這里是很久以前形成了酸性潮濕條件的巖層與一個較老的更中性環境的巖層之間的接觸區域，位于“奮進”隕石坑西緣附近的凸起部分。
2014年1月底，“機遇”號在火星表面度過了10年，太陽能電池板的表面相對清潔，使得漫游車的功率增加。7月28日，美國航空航天局宣布，“機遇”號已突破了蘇聯月球2號漫游車創造的在另一個天體上行駛的39千米距離紀錄，而“機遇”號此時已經行駛了40.25千米。一個多月后，美國宇航局宣布，將機遇號工作壽命再延長2年，這也是它第九次任務拓展。
2015年3月25日，“機遇”號已經行駛了42.195千米，從而成為“第一個在另一個星球上完成芝加哥馬拉松賽距離行駛的人造物”。6月，由于火星正好處在太陽之后（與地球相對），因此通信受到限制。同時，“機遇”號也迎來火星上的第七個冬季，由于太陽輻射較弱，它被保持在“能量最低”水平，在此期間機遇號的巖石研磨器清除一個火星巖石標本上的灰塵?！皺C遇”號還繼續考察了22千米寬的奮進號隕石坑的西緣，特別是馬拉松河谷南側，從西到東貫穿奮進撞擊坑的邊緣。
2016年3月10日，在接近克努森撞擊坑頂部附近的目標時，“機遇”號以32°的傾斜坡度行駛，打破了火星上任何探測器行駛的最陡坡度記錄。10月，“機遇”號又開始了為期兩年的任務拓展，考查奮進號隕石坑西緣的“苦根山谷”。次年2月7日，“機遇”號行駛距離突破了44千米，并朝著下一個重大科學目標——毅力谷——緩慢前進。在拍攝了毅力谷中幾幅高分辨率全景照片后，6月4日由于左前輪故障，導致漫游車傾斜33°，后經過幾次矯正嘗試，車輪恢復了正常。7月中旬，“機遇”號進入毅力撞擊坑，開始駛入溝壑。截至2017年10月31日，機遇號行駛距離達45.04千米。
任務結束
2018年6月10日，由于一個火星塵暴來襲，“機遇”號與地球的聯系受到了極大影響。次年2月12日，處于休眠狀態的機遇號未能再度被喚醒。
2019年2月13日，美國航空航天局在與已經失聯許久的“機遇”號火星車聯系800余次未果后，最終宣布任務結束，并放棄“機遇號”火星探測器。
基本設計
結構介紹
“機遇”號火星探測器，造價4億美元，是一個六輪、太陽能動力車，高1.5米、寬2.3米、長1.6米，180公斤重。它攜帶了高度集成化的科研儀器，由于整個背上幾乎都是太陽能電池板，底部又全部是動力系統和結構系統，這些科研儀器基本都安裝在火星探測車前部伸出的機械“手臂”上面。在手臂上，既有穆斯堡爾譜儀、阿爾法粒子X射線光譜儀、磁體儀這種能夠詳細解讀巖石和土壤中化學成分的儀器，也有熱輻射光譜儀（裝于頭部）和顯微成像儀這種能從遠處和微觀的近處觀察土壤結構圖像的設備。為了輔助這些儀器得到研究的樣本，它還安裝了一個研磨工具，將巖石粉碎。在使用儀器時，火星車需要停下來，將大部分能量集中在機械臂上，機械臂把帶有儀器們的前端緩緩抬到要研究的地方放下，儀器才可以開始工作?！皺C遇”號和“勇氣”號的零部件都載有紐約世貿大樓的金屬殘片，這些殘片重新制成護盾來保護鉆孔機械上的電纜。
動力系統
“機遇”號火星探測器的動力來自兩塊背上的太陽能電池板，它采用了多結太陽能光伏電池、可以吸收并利用太陽多個光譜中的能量，但由于火星表面太陽能遠不如地球豐富且大氣中布滿沙塵，在最好的狀態下太陽能僅能提供每天900瓦特小時的能量，不到一度電，平均下來工作效率普遍在半度電水平。而當火星爆發全球性沙塵暴時，漫天的黃沙會急劇減弱太陽光照且附著在太陽能電池板表面，使得一天的產能僅僅為100瓦特小時的能量，火星探測車必須進入休眠狀態。為了充分利用能量、尤其是避免夜晚時沒有能量來源，在火星車上還安裝了兩個7千克重的鋰電池以儲能。由于電力有限，“機遇”號火星探測器的運動速度是以厘米/秒來計算，極限速度也僅有5厘米/秒，而平均運動速度僅有1厘米/秒。
導航系統
“機遇”號火星探測器攜帶有大量圖像拍照系統以輔助導航和自我軌跡判斷。它攜帶了一個全景相機、導航相機安裝在1.5米高的頭部，身上還需要攜帶四個避險相機拍攝前后左右以避免危險。
通訊方式
由于自身能量太弱，不夠直接把信號發回地球。因此，“機遇”號火星探測器依賴其他設備幫忙轉發和傳遞信號，由諸如美國的奧德賽號、全球勘探者號、MAVEN探測器、偵察軌道器等來為它提供數據的傳輸服務。
著陸方案
在進行大氣減速、降落傘減速后，探測器的降落裝置必須利用反推火箭工作。但自帶反推火箭會導致探測器底部被巨大的燃料箱、發動機、傳感器等占據，一旦降落后就會成為死重，這非常不適合本應自由移動的火星探測車執行任務。
所以，“機遇”號的著陸，選擇的方案是氣囊彈跳方式，即降落傘脫離后，依然采取火箭反推方案進行減速和懸停確定著陸地點。不過此時著陸器又分成兩個部分，一部分攜帶有反沖火箭和燃料罐，另一部分則將火星車折疊后牢牢包裹在巨大的氣囊中。著陸器確定好著陸區域后，會將氣囊彈出并用繩索牢牢吊住，穩步下降命令下達后繩索斷裂。氣囊在距離火星地表數米處釋放，隨后在地面經過多次彈跳后穩定下來。巨大氣囊內部往往有平衡設備，能保證氣囊停止后折疊的火星探測車跟地面保持正確的姿態，隨后氣囊打開，火星車緩緩展開并駛出，這個技術在探路者號任務時已經成功驗證。
性能參數
參考資料：
相關事件
2003年6月17日，美國航空航天局宣布將“機遇”號發射推遲到26日。宇航局下屬的肯尼迪航天中心21日發布的一份簡短聲明說，發射前的例行檢測顯示，德爾塔2型運載火箭助推器的一個保護性軟木絕緣條需要更換，“機遇”號火星車的發射因此推遲。
2003年7月，美國國家航空和宇宙航行局在過去兩周內一再推遲發射行動之后，定于7日晚些時候在佛羅里達州的卡那維拉爾角發射升空。因為火星探測車電池故障，航空航天總暑取消了原定星期天的發射。此前，不利的氣候和技術故障也曾造成火星車發射取消。
2015年3月24日，美國航空航天局（NASA）發射的火星探測器“機遇”號完成了火星上第一次“馬拉松”壯舉。它歷經11年，在火星上行駛距離達到一次芝加哥馬拉松賽的跑程，這一天是“機遇”號在火星上的第3968天。之后，為紀念機遇號對火星探索做出的重大貢獻，第39382號小行星以“機遇號”的名字命名。
總體評價
十多年來，“機遇號”一直是行星探索領域的標志之一。它向我們講述了火星過去曾是一個潮濕的、可能適合居住的星球?！皺C遇號”為人類揭示了一個未知的火星景觀。（美國宇航局科學副主任托馬斯·佐伯琴評）
“機遇號”的原設計壽命僅為90個火星日，因為按照計劃，該設備無法熬過火星冬季。然而“機遇號”成功抵御零下125攝氏度的低溫，運作了近15年的時間，為人類探索火星做出了巨大貢獻。（“機遇號”項目負責人約翰·卡拉斯評）
再見了，“火星哨兵”機遇號！“機遇”號已經創造了奇跡：它于 2003 年 7 月 8 日發射升空，原本計劃的任務期限是 90 天，但它一直工作了 15 年。它在這顆紅色星球上的總行駛里程超過 45 公里，創造了人類探測器在外星的最長行駛距離紀錄，獲得了包括火星上曾存在“可飲用的水”等重要發現。沒有鮮花掌聲，沒有慶功宴會，在辛勤勞作15年后，機遇號終于在遙遠的異國他鄉迎來了退休的這一天。不過遺憾的是，它或許再也無法回歸地球的懷抱。如今，它永久卸下火星前哨的重擔，成為駐留火星的一座豐碑。（文匯報評）
勇氣號火星探測器和機遇號火星探測車比1997年的火星探路者漫游車機動性大得多，能行駛數英里穿越火星表面，進行野外地質和大氣觀測。兩輛漫游車向地球發送了數十萬張壯觀、高分辨率、全彩的火星地形圖像，以及巖石和土壤表面的詳細微觀圖像。四個不同的光譜儀積累了關于火星巖石和土壤的化學和礦物組成海量信息。利用兩個漫游車的數據，科學家重建了火星被水淹沒的古老歷史。勇氣和機遇號各自找到了過去潮濕條件的證據，這些證據可能支持微生物曾經存在過的假說。機遇號對“鷹”和毅力號撞擊坑的研究揭示了過去蒸發形成富含硫酸鹽的沙子、沙丘間湖泊的證據。兩個火星漫游車發現了各種巖石，表明早期火星的特點是撞擊、劇烈的火山噴發和地下水的共同作用。總的來說，它發現了火星上古代存在液態水的證據。（科技導報評）
參考資料 >
祝融探火在即，重溫“雙胞胎探測器”的機遇和勇氣 | 火星探測簡史.微信公眾平臺.2023-11-25
機遇號火星車：15年火星探測任務華麗謝幕.百家號.2023-11-25
Mars Exploration Rover Mission: Press Releases.NASA官網.2023-11-25
再見了，“火星哨兵”機遇號!這份喚醒歌單，寫滿地球人的留戀與不舍.文匯客戶端 .2023-11-25
“機遇”號成功駛上火星表面 開始3個月探測之旅.新浪網.2023-11-25
再見機遇號.鳳凰科技.2023-11-25
美國宇航局宣布放棄“機遇號”火星探測器.國際在線新聞.2023-11-25
NASA Selects LEGO Company to Run Mars Rover Naming Contest .NASA官網.2023-11-25
NASA Hears From Opportunity Rover On Mars.NASA官網.2023-11-25
美宇航局再次推遲“機遇”號火星車發射時間.北方網.2023-11-25
美宇航局即將發射“機遇號”火星探索車(圖).中國科學院.2023-11-25
NASA：“機遇”號火星上完成“馬拉松”.新華網.2023-11-25