火星探測車（別稱：火星車、火星漫游車）是指在火星登陸用于火星探測的可移動探測器，是人類發(fā)射的在火星表面行駛并進(jìn)行考察的一種車輛。火星車傳來了大量的火星資料，為人類了解火星做出了巨大的貢獻(xiàn)。
產(chǎn)品簡介
火星是太陽系中唯一勉強(qiáng)與地球相似的行星，也是除地球外唯一有可能進(jìn)化出生命的行星（另外可能孕育生命的星球還有冰凍的木衛(wèi)二，但它只是木星的一顆衛(wèi)星，并不是行星）
火星是人類在太陽系中有希望在不久的將來實(shí)現(xiàn)登陸、行走并以傳統(tǒng)方式進(jìn)行探索的唯一顆行星。
火星也是唯一可能被地球化而成為類似于地球的行星。
正是因?yàn)橐陨细鞣N原因，人類已經(jīng)向火星發(fā)射了30余艘不同的探測飛船。美國航空航天局（美國國家航空和航天局）的火星探測車“勇氣號火星探測器”和“機(jī)遇號火星探測器”是火星比較近的兩個(gè)造訪者。2011年11月26日23時(shí)2分，“好奇”號火星車發(fā)射升空，隨后順利進(jìn)入飛往火星的軌道，發(fā)射取得圓滿成功。
2021年4月，2021中國航天日開幕啟動儀式在江蘇南京舉行。
發(fā)展歷程
最近的火星探測任務(wù)包括一對機(jī)器人探測車，稱為火星探測車（MER）。為什么要把機(jī)器人送上火星而不是像探月那樣直接把人送上去。
我們尚不具備將人送上火星的能力。這種謹(jǐn)慎的態(tài)度不是沒有理由的。首先也是最重要的原因在于我們探索火星的歷史記錄不容樂觀——各國總共向火星發(fā)射了30多個(gè)探測器，但只有不到三分之一成功抵達(dá)了火星。這顯然不是什么好的記錄，它無法鼓勵(lì)我們把機(jī)器人探測器換成人類，至少在我們提高成功幾率之前是這樣。
其次是成本。后文中我們會知道，目前將一公斤重的機(jī)器人送上火星需要花費(fèi)約五十萬美元的設(shè)計(jì)和發(fā)射費(fèi)用，而機(jī)器人不需要考慮復(fù)雜的生命保障系統(tǒng)，也不用擔(dān)心返回的問題——這將為飛行任務(wù)節(jié)省很大的重量。另外，機(jī)器人不需要在火星表面軟著陸。而要將一個(gè)小組的人員送上火星需要至少45,000公斤重的飛船、裝備、食物和水（例如，每一個(gè)人將需要408公斤以上的脫水食品）。按照每公斤五十萬美元計(jì)算，則總共花費(fèi)1,000億美元。而實(shí)際上，載人探測任務(wù)的單位重量成本很可能要高于機(jī)器人任務(wù)，因?yàn)樾枰獮槌藛T保留相當(dāng)大的安全裕度。第三個(gè)原因來自工程上的挑戰(zhàn)。例如，要實(shí)現(xiàn)載人探測，一個(gè)可能的情形是要從火星大氣中生產(chǎn)回程的燃料。然而至今還未進(jìn)行過任何相關(guān)的嘗試，甚至還需要通過多次試驗(yàn)性探測飛行來驗(yàn)證這種想法。另外一個(gè)重要的考慮是，在如此漫長的任務(wù)中宇航員可能受到的太空輻射以及阻擋輻射的方法。在地球上，地磁場阻擋了大部分的輻射，而火星沒有地磁場。
綜合以上原因，人類近期還不會將人送上火星。但是我們?nèi)匀豢梢杂脵C(jī)器人來代替作業(yè)。火星探測車（MER）機(jī)器人就是這種思路的體現(xiàn)。
實(shí)際上，保證探測車在到達(dá)火星以后仍然可以工作是火星探測任務(wù)中最棘手的一環(huán)。設(shè)想在沒有任何減速措施的情況下，嘗試將一臺復(fù)雜的機(jī)器人從10層樓扔下卻又要使它保持完好無損（或者換成一臺普通的DVD播放機(jī)）。這比起將探測車送上另外一顆行星上來說簡直是不值一提。
發(fā)展歷史
火星車天文望遠(yuǎn)鏡發(fā)明后，人類對火星的了解開始增加，但同時(shí)爭議也在增加。如有人在火星上發(fā)現(xiàn)了“運(yùn)河”，有人卻認(rèn)為只是心理暗示造成的錯(cuò)覺；火星的衛(wèi)星火衛(wèi)一、火衛(wèi)二也曾被人認(rèn)為是火星人制造的人造衛(wèi)星。
鑒于火星是太陽系中表面環(huán)境與地球最接近的天體，很多人認(rèn)為，火星上可能有“火星人”，至少有生物。
這些猜測使人類對火星的興趣進(jìn)一步提高。
因此，航天技術(shù)發(fā)展起來后，（前）蘇聯(lián)和美國都開始發(fā)射火星探測器。1962年11月前蘇聯(lián)向火星發(fā)射第一個(gè)火星探測器“火星1號”。此后的30多年，人類共向火星發(fā)射了30多個(gè)探測器。即有環(huán)繞火星飛行的軌道探測器，也有登陸火星的探測器。
這些探測器給人類帶來很多信息，尤其是基本否定了火星上有生物的可能。
但還是有人認(rèn)為，火星上也許只有局部地區(qū)有少量低等生物，固定的探測器無法找到；同時(shí)人類也想進(jìn)一步了解火星更多地區(qū)的情況。
火星漫游車應(yīng)運(yùn)而生。
產(chǎn)品性能
20世紀(jì)70年代，美國航空航天局發(fā)射了一對“維京號”火星登陸器，當(dāng)時(shí)所有的星際機(jī)器人都具有三個(gè)基本組成部分：
能夠產(chǎn)生執(zhí)行任務(wù)所需的能量。
能使用傳感器收集信息。
能將收集的信息傳回地球。
維京號”火星登陸器擁有可以伸出機(jī)械手來鏟土，但是它們不能移動。
NASA首次實(shí)現(xiàn)移動的突破是在1997年火星拓荒者任務(wù)中。那是一臺小型的探測車（僅重11公斤），能夠離開探路者集團(tuán)探測器運(yùn)行5米并查看周圍的巖石。
火星探測機(jī)器人是迄今為止在其他行星上實(shí)現(xiàn)成功著陸的最大的探測車。在這類任務(wù)中，美國航空航天局設(shè)計(jì)的MER機(jī)器人工作起來就像是一個(gè)機(jī)器人地質(zhì)學(xué)家。探測車裝載的儀器設(shè)備的首要目的是研究巖石。
以下是探測車的功能：
探測車能夠利用自身的太陽能電池板發(fā)電并將其儲存到電池中。
利用裝在桅桿上的一對高分辨率照相機(jī)，探測車可以拍攝立體的彩色地形照片。
探測車上裝有獨(dú)立的熱輻射光譜儀，該光譜儀利用桅桿作為潛望鏡以獲得熱學(xué)數(shù)據(jù)。
科學(xué)家選擇地表上的一點(diǎn)，探測車就可以移動過去。探測車是獨(dú)立運(yùn)行（自動駕駛）的，因?yàn)闊o線電信號在地球和火星間傳播的時(shí)滯太長，不適合使用遙控操作。探測車的前部、后部和桅桿上的三對黑白攝像機(jī)能使探測車看清楚周圍的狀況并實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航以避開障礙物。探測車有6個(gè)輪子，每個(gè)輪子配有一臺發(fā)動機(jī)驅(qū)動探測車移動。
探測車的小機(jī)械臂上裝有一臺鉆孔機(jī)，探測車可以用它在巖石上鉆孔。這種鉆孔機(jī)的官方名稱叫巖石打磨工具（RAT）。探測車上有一個(gè)顯微照相機(jī)，與鉆孔機(jī)安裝在同一機(jī)械臂上，科學(xué)家可以利用它來仔細(xì)觀察巖石的微細(xì)結(jié)構(gòu)。
探測車還有一臺質(zhì)譜儀，能夠探測到巖石中含鐵礦石的成分。質(zhì)譜儀也安裝在同一個(gè)機(jī)械臂上。
另外，機(jī)械臂上還裝有阿爾法粒子和X射線分光計(jì)，用于偵測土壤和巖石放射的阿爾法粒子和X射線。根據(jù)巖石的這些性質(zhì)能幫助確定它的成分。
探測車上三個(gè)不同的部位都裝有磁鐵。含鐵砂粒會粘到四氧化三鐵上，這樣科學(xué)家們就可以分別使用相機(jī)和分光計(jì)對它們進(jìn)行觀察和分析。
探測車上有三架不同的無線電天線，可以選擇任意一個(gè)將所得數(shù)據(jù)傳回地球
產(chǎn)品規(guī)格
要裝下所有這些儀器設(shè)備、馬達(dá)系統(tǒng)和發(fā)電器件要求探測車的尺寸很大——約有一臺小型乘式割草機(jī)那么大。以下是相關(guān)數(shù)據(jù)
1.5米高（包括上面的桅桿）
2.3米寬
1.6米長
174公斤重
最大速度：可能是30米/小時(shí)，每天最多行進(jìn)100米。
全景照相機(jī)：
Pancam是一種多光譜的立體全景成像系統(tǒng)，包括兩架置于桅桿上的數(shù)碼照相機(jī)（位于火星地表上方1.5米處）。Pancam系統(tǒng)可以利用桅桿實(shí)現(xiàn)360度全方位和在正負(fù)90度的俯仰角下進(jìn)行拍照。每個(gè)Pancam照相機(jī)使用一個(gè)有效成像面積為1024×1024的CCD監(jiān)測器陣列。Pancam照相機(jī)有……一個(gè)16×16的視野。造價(jià)：一共大約是8.2億美元（兩輛探測車）
用于設(shè)計(jì)/開發(fā)環(huán)節(jié)的6.45億美元+用于Delta運(yùn)載火箭及發(fā)射的1.00億美元+用于探測操作的0.75億美元
內(nèi)部特征
探測車的車身是一個(gè)叫做電子恒溫箱（WEB）的封閉箱體。這個(gè)箱子的作用非常關(guān)鍵，因?yàn)?a href="/hebeideji/7275600158589485067.html">火星表面溫度在夜間會降低到零下100攝氏度。如果不采取任何保暖措施使溫度維持在零度以上，則電池和很多電子原件都會停止工作。
WEB箱是一種隔熱箱，內(nèi)含：
探測車的計(jì)算機(jī)中樞
鋰電池
無線電及其放大裝置
控制各種分光計(jì)等儀器的電子設(shè)備
基本上，所有無法抵御零下100度低溫的器件都被置于恒溫箱中。
恒溫箱通過三種不同機(jī)制實(shí)現(xiàn)保溫：
工作狀態(tài)下的各電子模塊本身可以產(chǎn)生熱量。以計(jì)算機(jī)為例，它的功率為7瓦，所以產(chǎn)生的熱量與一盞7瓦電燈泡相當(dāng)。
計(jì)算機(jī)可以打開多個(gè)功率為1瓦的小型電阻加熱器來提升溫度。
八個(gè)放射球（二氧化钚）中的原子發(fā)生衰變時(shí)能產(chǎn)生熱量。這些球非常小——只有豌豆大小。小球被防輻射合金包裹著，裝在碳纖維盒子中。一旦運(yùn)載火箭Delta中途炸毀，或者飛船重新返回了大氣層，這些盒子能夠保證小球不發(fā)生核泄漏。車載計(jì)算機(jī)
探測車使用的是一臺BAE systems公司生產(chǎn)的RAD6000型計(jì)算機(jī)。其處理器與早期麥金塔計(jì)算機(jī)使用的老式PowerPC處理器在結(jié)構(gòu)上幾乎是完全相同的。從今天的標(biāo)準(zhǔn)來看，這種處理器的速度很慢，只有20兆赫，大約是今天普通臺式計(jì)算機(jī)速度的百分之一。它有128KB的RAM內(nèi)存，256KB的閃存，以及用于存儲啟動代碼和操作系統(tǒng)的ROM。該機(jī)沒有磁盤驅(qū)動器。
雖然這種計(jì)算機(jī)速度很慢而且非常昂貴（每臺20到30萬美元），但是它們有兩大優(yōu)點(diǎn)：
耐輻射，能夠抵御火星上的太空輻射。
采用Wind River Systems公司的vxworks（PDF）實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，這是一個(gè)非常可靠的系統(tǒng)。
這種計(jì)算機(jī)使探測車的可靠性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通的臺式計(jì)算機(jī)。這樣做的原因是要保證探測車不會出現(xiàn)任何數(shù)據(jù)丟失或錯(cuò)誤的現(xiàn)象。
計(jì)算機(jī)幫助探測車進(jìn)行能源管理、圖像處理、發(fā)動機(jī)控制和儀器設(shè)備管理。另外還負(fù)責(zé)導(dǎo)航任務(wù)。探測車有3對共6臺導(dǎo)航攝像機(jī)，每組攝像機(jī)得到的立體圖像都要交由計(jì)算機(jī)處理。利用雙目視覺算法，計(jì)算機(jī)能夠辨認(rèn)出視野中不同巖石的大小以及距離。利用這些信息，計(jì)算機(jī)可以繪制出包含附近所有障礙物的地圖，并操縱探測車在移動時(shí)避開障礙物。
能源
探測車上裝有1.3平方米的高效率太陽能電池板來提供電能。探測車首次展開時(shí)，電池板很干凈。由于季節(jié)的原因，正午時(shí)分的太陽輻射非常強(qiáng)烈——以火星上的標(biāo)準(zhǔn)來說。電池板的高峰發(fā)電功率大約是140瓦特，也就是每天發(fā)電約0.9千瓦時(shí)（用這些電能可以維持一盞100瓦的照明燈泡工作9個(gè)小時(shí)）。換言之，每個(gè)火星日當(dāng)中只有6個(gè)小時(shí)的太陽光的強(qiáng)度足夠支持太陽能電池板工作。
太陽能電池板將產(chǎn)生的電能提供給耗電器件（計(jì)算機(jī)、發(fā)動機(jī)、巖石打磨工具以及無線電裝置等等）。剩余的電能被儲存進(jìn)兩塊28伏、10安培小時(shí)的鋰電池中。
探索火星
讓我們設(shè)想地球上的科學(xué)家選中了一塊巖石，并命令探測車移動到足夠近的位置使機(jī)械臂夠得著目標(biāo)。對于接下來發(fā)生的事，這篇Cornell News文章（2003年12月19日）進(jìn)行了描述：
由于暴露于太陽、火星大氣以及細(xì)微的火星塵埃下長達(dá)數(shù)十億年，火星巖石上都覆蓋了一層風(fēng)化“外衣”，或稱外表層。對此，“勇氣號火星探測器”和“機(jī)遇號火星探測器”探測車攜帶的科學(xué)工具包中包括了巖石打磨工具（RAT）。巖石打磨工具使用一個(gè)帶有金剛石鉆頭的自動磨削工具將巖石的風(fēng)化外層磨掉，露出嶄新的表面。
接觸到巖石內(nèi)部的原始部分對于解決以下兩個(gè)問題是至關(guān)重要的：一是了解火星的地質(zhì)歷史；二是解決巴特利所宣稱的“重大問題”，即這顆紅色行星上是否曾經(jīng)存在過水或者適合生命生存的環(huán)境？
這些重大問題的解決很可能要依靠一臺很小的儀器：這種巖石打磨工具的重量只有0.68公斤，消耗的功率（僅30瓦）還不及大多數(shù)的電燈泡。其尺寸與一個(gè)可樂罐的大小相當(dāng)。
巖石打磨工具位于探測車機(jī)械臂的前端（或稱“手部”），同在那里的還有其他分析巖石的科學(xué)儀器、一臺顯微照相機(jī)、Mössbauer質(zhì)譜儀和阿爾法粒子及X射線分光計(jì)。機(jī)械臂和人的上肢一樣也具有肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)和腕關(guān)節(jié)，所以非常靈敏。工作時(shí)，巖石打磨工具被機(jī)械臂壓在巖石的表面。
僅需兩個(gè)小時(shí)，巖石打磨工具的磨削輪就可以從堅(jiān)硬的巖石表面磨出一個(gè)直徑和厚度均為兩個(gè)5分幣的圓孔。然后用兩把刷子將孔中的巖屑掃干凈，露出新鮮的表面以便近距離觀察。
之后，照相機(jī)和分光計(jì)接手工作，透過磨削孔對巖石內(nèi)部進(jìn)行仔細(xì)的分析。為了讓科學(xué)家了解巖石可能經(jīng)歷的風(fēng)化過程，探測車還會紀(jì)錄巖石打磨工具磨削巖石表層的時(shí)候三個(gè)馬達(dá)的溫度和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。
通信特征
探測車收集到的數(shù)據(jù)還需要傳回地球。所謂的數(shù)據(jù)包括照片、光譜信息和系統(tǒng)狀態(tài)信息等等。另外，地面上的科學(xué)家和工程師們也需要向探測車傳送指令和軟件升級等數(shù)據(jù)。探測車有三種不同的無線電來負(fù)責(zé)通信。
第一種是低能耗、低速的UHF無線電。這種通訊的連接方式使用低增益、全方向的天線。該天線不需要任何定向，能以較低的數(shù)據(jù)率把數(shù)據(jù)傳回地球或傳給人造衛(wèi)星。這是一種“萬不得已”時(shí)的通訊方式。
第二種是高速UHF無線電，負(fù)責(zé)和兩顆已運(yùn)行在火星軌道的衛(wèi)星進(jìn)行通訊——“火星奧德賽”和“火星全球勘測者”衛(wèi)星。當(dāng)一顆衛(wèi)星出現(xiàn)在探測車上空時(shí)，探測車會把數(shù)據(jù)快速注入衛(wèi)星，持續(xù)的時(shí)間大概為8分鐘（每次衛(wèi)星通過時(shí)）。探測車能以每秒128Kbit的速度發(fā)送數(shù)據(jù)，使用的無線電功率為15瓦。接著，當(dāng)地球出現(xiàn)在衛(wèi)星視野中時(shí)，衛(wèi)星利用2.5米長的天線和100瓦功率的無線電設(shè)備再將數(shù)據(jù)傳回地球。這就是大部分照片數(shù)據(jù)返回地球的方式。每天通過這些通道傳回地球的數(shù)據(jù)可達(dá)10MB。
最后是探測車上直徑0.3米的定向（高增益）天線。當(dāng)?shù)厍虺霈F(xiàn)在探測車視野范圍內(nèi)時(shí)，探測車天線能追蹤到地球并實(shí)現(xiàn)與地球上的科學(xué)家和工程師的直接通訊。由于地球與火星之間距離為3.22億公里，所以通訊時(shí)會有20分鐘的往返延時(shí)。探測車使用40瓦的無線電，每分鐘只能傳遞12Kbit的數(shù)據(jù)。因?yàn)檫@是一種直接連接，所以美國航空航天局用它來向探測車發(fā)送指令和接收重要數(shù)據(jù)。然而，由于行星的排列以及無線電所需能量等原因，這種連接在一天當(dāng)中的可用時(shí)間只有3個(gè)小時(shí)。
日常工作
通常在一天當(dāng)中，每臺探測車會向地球發(fā)送照片、儀器數(shù)據(jù)和狀態(tài)數(shù)據(jù)。科學(xué)家根據(jù)當(dāng)天及前一天的數(shù)據(jù)來做出相應(yīng)的決策。然后科學(xué)家借助高增益天線，透過3個(gè)小時(shí)的直接通訊窗口，將指令發(fā)送給探測車。在接下來的20個(gè)小時(shí)內(nèi)，探測車自行工作，包括執(zhí)行指令并將數(shù)據(jù)傳給上空的兩顆衛(wèi)星。探測車的指令可能是命令它前往一塊新的巖石、磨削巖石、分析巖石、拍攝照片或者使用其他儀器搜集數(shù)據(jù)。
在為期大約90天的時(shí)間內(nèi)探測車和科學(xué)家們都將重復(fù)這樣的工作模式。之后，探測車的能量開始衰竭。同時(shí)，火星和地球的距離將會越來越遠(yuǎn)，給通訊帶來更大的困難。最后，當(dāng)探測車沒有足夠能量或者距離太遠(yuǎn)導(dǎo)致無法通訊的時(shí)候，探測任務(wù)便宣告結(jié)束。
信息傳輸
2021年5月17日8時(shí)，天問一號環(huán)繞器已實(shí)施第四次近火制動，順利進(jìn)入周期為8.2小時(shí)中繼通信軌道。在這一階段，環(huán)繞器的主要工作是做地球和火星之間的“信使”，進(jìn)行“地火傳書”。
火星車
各國設(shè)備
中國
2020年，中國發(fā)射首個(gè)火星探測器，一步實(shí)現(xiàn)“繞、落、巡”探測任務(wù)。中國首個(gè)火星探測器的軌道器工作時(shí)間約為一個(gè)火星年，相當(dāng)于地球上的兩年。火星車設(shè)計(jì)壽命為3個(gè)火星月，相當(dāng)于地球上的92天。火星車裝有4個(gè)太陽能電池板，搭載了13臺（套）科學(xué)載荷，包括不同分辨率的火星遙感相機(jī)、能探測火星淺層結(jié)構(gòu)的淺層雷達(dá)等，將探測火星的形貌、土壤、環(huán)境、大氣，研究火星上的水冰分布、物理場和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。為了規(guī)避火星極端天氣的影響，中國火星車不僅設(shè)置了自主休眠和自主喚醒功能，還將使用獨(dú)立自主地打造的多項(xiàng)“黑科技”。例如，火星車使用的熱控材料是新型保溫材料——納米氣凝膠，因?yàn)榛鹦潜砻嬗邢”〉拇髿猓仨氠槍@一特殊的太空環(huán)境采用新的保溫材料。納米氣凝膠很輕，有非常好的隔熱性能。此外，火星車還采用了鋁蜂窩夾層、鋁基碳化硅、復(fù)合纖維材料等多種新材料。中國火星車使用太陽能供電，從光照角度考慮，最理想的工作地點(diǎn)是火星赤道附近。但火星赤道附近地形復(fù)雜。綜合考慮多方因素，中國火星探測著陸區(qū)初步選定在火星北緯5°至39°一帶。
2020年7月22日，中國火星探測工程正式對外發(fā)布“中國首次火星探測任務(wù)天問一號1∶1著陸平臺和火星車”。在即將實(shí)施的我國首次火星探測任務(wù)中，火星車將承載火星表面巡視探測等重要使命。7月23日12時(shí)41分，長征五號遙四運(yùn)載火箭托舉著中國首次火星探測任務(wù)“天問一號”探測器，在中國文昌航天發(fā)射場點(diǎn)火升空。
2021年4月24日，在2021中國航天日開幕啟動儀式上，宣布中國首輛火星車名稱為“祝融號”。
2021年5月17日，天問一號環(huán)繞器與祝融號火星車已建立器間通信鏈路，第一次通過環(huán)繞器傳回火星車遙測數(shù)據(jù)。
美國
索杰納火星車
1997年7月4日，美國“火星拓荒者”飛抵火星考察。“火星探路者”上執(zhí)行火星探測使命的索杰納火星車，有如一臺微波爐一樣大小，質(zhì)量10.4千克，是一個(gè)有6個(gè)輪子的小機(jī)器人。
它主要探測和分析大量巖石和土壤的化學(xué)組成，所配的儀器為一臺阿爾法質(zhì)子X射線光譜儀。索杰納火星車前部有兩臺黑白照相機(jī)，后部裝有一臺彩色照相機(jī)。可對附近目標(biāo)拍攝特寫鏡頭，其上還有一個(gè)調(diào)制解調(diào)器，所獲得的探測數(shù)據(jù)通過該裝置傳到著陸器上，再由著陸器傳回地面控制中心。
“火星拓荒者”降落在火星上6小時(shí)后，就向地面控制中心發(fā)回了第一批彩色照片，其中一幅360度全景照片顯示出火星的地表活像地球上的荒漠，著陸點(diǎn)附近有一些鵝卵石，遠(yuǎn)處依稀可見約300米高的山峰和丘陵。火星巖石主要由石英、長石和輝石構(gòu)成，這種組成與地球上的巖石非常相似。索杰納火星車在探測器著陸點(diǎn)附近還發(fā)現(xiàn)了三種類型的土壤，在距著陸點(diǎn)幾千米處發(fā)現(xiàn)一長形的淺石隕石坑，這有可能提供小行星撞擊火星的證據(jù)。
火星車許多火星照片還表明，在探測器著陸的阿瑞斯平原遠(yuǎn)古時(shí)曾發(fā)生過特大洪水。從照片上可清楚地看到因受強(qiáng)大洪流沖擊而堆積的鵝卵石和巖石上留下的白色水痕。索杰納火星車對火星巖石的分析，有利于支持火星上曾有過生命的論點(diǎn)。
索杰納原來的設(shè)計(jì)壽命為7天，登陸器為30天以上。然而，索杰納卻工作了3個(gè)月，是原設(shè)計(jì)時(shí)間的12倍多。探路者的主發(fā)射機(jī)直到1997年9月27日才停止工作，它的微型輔助發(fā)射機(jī)直到10月6日仍發(fā)回信號，此后才陷入沉默之中。之后美國航空航天局的科學(xué)家們經(jīng)過5個(gè)多月滿懷希望的努力，想再與索杰納及探路者取得聯(lián)系，但終于以失敗告終，于是他們把當(dāng)?shù)貢r(shí)間1998年3月11日下午1時(shí)21分作為探路者及索杰納的死亡時(shí)間，這是在它登陸后的第250天。登陸器和火星車的壽命大大超出了科學(xué)家們的期望。
火星探測漫游者/旅居者號
1997年發(fā)射的火星拓荒者探測器第一次釋放了火星漫游車索杰納號。但它僅有微波爐大小，重約10kg，不能離開固定的探測器（火星探路者號）太遠(yuǎn)。
2003年美國航空航天局（NASA）又開始了新的計(jì)劃，發(fā)射“雙胞胎”火星漫游車。
這兩輛火星漫游車的官方正式名稱為火星探測漫游者，代號MER（英文縮寫），兩車分別代號MER-A和MER-B。
2002年11月4日，美國航空航天局宣布與著名玩具公司樂高協(xié)作，舉行“為火星漫游車命名”的競賽。據(jù)悉，共有近萬人參加了這項(xiàng)活動。美國亞利桑那州的9歲女孩，索菲·科利斯最終脫穎而出，成為優(yōu)勝者。兩車分別命名為勇氣號火星探測器和機(jī)遇號火星探測器。
2003年6月10日，勇氣號發(fā)射成功；同月25日，機(jī)遇號發(fā)射成功。2004年美國東部標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間1月3日和24日（北京時(shí)間各晚一天）分別登上火星。
勇氣號和機(jī)遇號均已獲得了一些重要成果。例如，除了傳回大量前所未有的高清晰度火星表面照片外，勇氣號用小型熱輻射光譜儀在著陸區(qū)觀測到文石存在的蹤跡。這類礦物質(zhì)被認(rèn)為需要在有水環(huán)境中才能形成，這意味著火星表面可能存在過形成生命的重要條件——水。初步探測顯示，勇氣號火星探測器周圍區(qū)域碳酸根富集程度似乎要高于火星整體的平均分布水平。但科學(xué)家們強(qiáng)調(diào)，小型熱輻射光譜儀新探測到的碳酸鹽究竟是火星大氣中所含水氣作用的產(chǎn)物，還是在火星表面有水的環(huán)境下形成的尚無從判斷，需要對周圍區(qū)域進(jìn)行紅外測量后才能回答。如觀測發(fā)現(xiàn)碳酸鹽集中在更粗大的物質(zhì)中而不是在蓬松的塵土中，也許可以為古謝夫區(qū)域過去存在液態(tài)水提供支持。此前，另一探測器在火星軌道上已發(fā)現(xiàn)火星表面存在碳酸鹽。
勇氣號
美國航宇局于2004年1月10日宣布，勇氣號火星探測器已首次測量了火星上的溫度。負(fù)責(zé)分析數(shù)據(jù)的一位科學(xué)家說，火星上的巖石溫度要比由細(xì)小顆粒構(gòu)成的物體溫度低。那里目前白天最高溫度約為5攝氏度，最低溫度約為零下15度。
同年1月20日，該局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室宣布，勇氣號首次對火星土壤進(jìn)行了抽樣分析，獲得了一批寶貴數(shù)據(jù)，并意外發(fā)現(xiàn)了此前沒有料到的化學(xué)物質(zhì)。科學(xué)家驚訝地發(fā)現(xiàn)，火星土壤里含有一種名叫橄欖石的化學(xué)物質(zhì)，其形成通常與火山爆發(fā)有關(guān)。此外，科學(xué)家還在勇氣號傳回的土壤數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)了其它一些熟悉的化學(xué)元素，如鐵、硫、氯、、鎳和鋅等，其中鎳和鋅屬首次發(fā)現(xiàn)。他們據(jù)此推斷，火星表土可能是由一層顆粒較細(xì)的火山石組成的。
同年2月7日，勇氣號火星探測器成功地在一塊玄武巖類巖石上鉆出一個(gè)小洞。這是人類火星探測史上的首次巖石鉆孔。它花了3小時(shí)，用機(jī)械臂上的磨具鉆入一塊名為“阿迪朗達(dá)克”的巖石，鉆出的洞深 2.7毫米，直徑45毫米，以分析火星過去的地質(zhì)構(gòu)造。接下來，它利用顯微成像儀拍攝了巖石的顯微照片。
2月10日，勇氣號在火星表面行走了21.2米，打破了“旅居者”1997年創(chuàng)下的單日行走7米的紀(jì)錄。2月16日，它再次刷新了紀(jì)錄，走了27.5米。此前的2月15日，勇氣號火星探測器還利用機(jī)械臂勘查了一塊與眾不同的巖石。科學(xué)家把這塊石頭昵稱為“米米”。它很可能蘊(yùn)藏著豐富的火星地質(zhì)史線索。
同年2月21日，勇氣號將機(jī)械臂伸到火星表面的一道淺溝里，尋找那里曾經(jīng)有水的線索。
同年3月5日，勇氣號第一次找到火星上曾有水存在的證據(jù)。它對一塊名為“哈姆佛雷”的巖石進(jìn)行鉆孔。科學(xué)家在分析礦物質(zhì)成分后認(rèn)為，該巖石在形成過程中或剛剛形成之初曾有水滲入，礦物質(zhì)隨水分進(jìn)入巖石，形成結(jié)晶并留在巖石內(nèi)部。
同年3月11日，勇氣號火星探測器從火星上拍攝到了地球的照片。這是人類首次獲得從其它行星表面拍攝到的地球照片。照片拍攝于日出前1小時(shí)，其上的地球是一個(gè)“明亮的圓點(diǎn)”。照片是黑白的，但如果人站在火星車的位置眺望地球，可能會看到一個(gè)淡藍(lán)色的星球。
該火星車拍到的另一張照片記錄到一條又窄又短的光跡。科學(xué)家認(rèn)為這可能是一顆流星，也可能是20世紀(jì)70年代升空的“海盜”2軌道探測器——它在完成探測使命后一直在圍火星旋轉(zhuǎn)。此外，它還拍到距地球約1500光年的獵戶星座中多個(gè)明亮的星體。科學(xué)家稱，拍攝天文照片并不在火星車的主要使命之列，但這些照片有助于研究夜間火星大氣中的灰塵和水氣含量。
同年4月1日，科學(xué)家又宣布，勇氣號火星探測器在其著陸區(qū)發(fā)現(xiàn)了火星上過去可能有水的新證據(jù)。它對一塊名為“馬扎察爾”的火星玄武巖進(jìn)行探測發(fā)現(xiàn)，該巖石外部被多層不同的塵埃所覆蓋。這一發(fā)現(xiàn)強(qiáng)有力地表明，古謝夫區(qū)域曾有自己的水源供應(yīng)。探測顯示，“馬扎察爾”很顯然曾受到過與流體有關(guān)的改造。不過曾在古謝夫存在過的水有可能是地下水，水量也許沒有機(jī)遇號火星探測器著陸的梅里迪安尼平原曾有過的水多。
機(jī)遇號
登陸較晚的機(jī)遇號也很有收獲。2004年1月30日，它在著陸點(diǎn)附近發(fā)現(xiàn)了火星曾經(jīng)有水存在的初步證據(jù)。它利用小型熱輻射光譜儀發(fā)現(xiàn)了可能存在赤鐵礦的線索，而這種礦物通常在有液態(tài)水的環(huán)境下生成。這暗示著火星上從前比現(xiàn)在更“濕潤”，適合于生物生存
同年2月3日，機(jī)遇號利用顯微成像儀首次拍到火星土壤的顯微照片。科學(xué)家說很有可能在所拍攝的土壤內(nèi)找到曾經(jīng)有水存在的痕跡。
同年2月4日，科學(xué)家宣布，機(jī)遇號火星探測器發(fā)現(xiàn)了一種非同尋常的“混合物”。這種物質(zhì)由土壤、沙粒和一些很圓的卵石組成。這一發(fā)現(xiàn)引起科學(xué)家的極大興趣。照片顯示的卵石為什么那么圓。這些混合物究竟意味著什么？這項(xiàng)新發(fā)現(xiàn)是否證明火星曾一度溫暖潮濕過？目前要回答這些問題還為時(shí)尚早。但機(jī)遇號的新發(fā)現(xiàn)，特別是那些圓圓的、個(gè)頭不小的神秘卵石，無疑更激起了科學(xué)家們探究火星上水源線索的好奇與熱情。
同年2月5日夜間，機(jī)遇號進(jìn)行了首次行走，為尋找那里曾存在水的證據(jù)邁出了重要一步。它當(dāng)日走了約3.05米，途中進(jìn)行了土壤分析研究。此次行走的目的地是離著陸艙約4.6米的一處外露巖床。它于2004年2月6日抵達(dá)那里，進(jìn)行了抽樣分析研究，以確定巖石中赤鐵礦的含量。同年2月8日，機(jī)遇號火星探測器傳回這處火星巖床的顯微照片。這有助于研究該巖床是不是在液態(tài)水環(huán)境下形成的。這處名為“斯努特”(Snout，意為“口鼻部”)的巖床位于著陸點(diǎn)附近的一個(gè)淺坑區(qū)。科學(xué)家認(rèn)為，它是火星地質(zhì)史的縮影，對其進(jìn)行研究很可能找到火星上曾經(jīng)有水存在的線索。機(jī)遇號還使用機(jī)械臂上的光譜儀研究了巖床的成分。
2004年2月9日，美國航宇局說，機(jī)遇號正在仔細(xì)“端詳”“斯努特”上鑲嵌的小石球。照片顯示，這些小石球像“蛋糕上的藍(lán)莓果”一樣鑲嵌在巖床上。科學(xué)家們在對這些石球的成因進(jìn)行種種猜測后認(rèn)為，其中3種假設(shè)最有可能成立：一是火山噴發(fā)時(shí)飄浮在空中的火山灰互相粘在一起結(jié)成石球；二是火山熔巖冷卻時(shí)生成石球；三是某種液體(很可能是水)帶著溶解的礦物質(zhì)流經(jīng)火山巖石時(shí)生成石球。如能證明“藍(lán)莓果”的形成與火山噴發(fā)無關(guān)，則會大大增加火星上曾經(jīng)有液態(tài)水存在的可能性。
同年2月11日，機(jī)遇號火星探測器發(fā)回了令“科學(xué)家們激動不已”的火星巖層圖像。美國航宇局在一份聲明中說：“在以前發(fā)回的全景圖像上，地質(zhì)學(xué)家已看到一些火星巖石有細(xì)微的層次。新發(fā)回的圖像顯示，火星巖層并非像筆記本那樣總是平行……如從某一角度細(xì)看，巖層有時(shí)相互交錯(cuò)。這些不平行的線條可能因火山活動、風(fēng)或水的作用形成。”
在排除了機(jī)械臂故障后，美國航宇局于2004年2月17日宣布，機(jī)遇號在火星地表通過讓帶齒的右前輪快速旋轉(zhuǎn)，開鑿出一條長約50厘米、深8厘米的溝，以便深入觀察和分析地表下土壤的化學(xué)成分，判斷當(dāng)?shù)厥欠翊嬖谶^液態(tài)水。
同年2月19日，機(jī)遇號火星探測器在火星土壤中發(fā)現(xiàn)一種神秘的發(fā)光圓球。雖然還不清楚發(fā)光的具體原因，但科學(xué)家肯定絕非單純的光學(xué)效果。2月22日，它又發(fā)現(xiàn)神秘的線狀物。
2004年2月24日，機(jī)遇號成功地對火星表面一塊堅(jiān)硬的巖石鉆洞，并拍攝了洞內(nèi)的細(xì)節(jié)。
2004年3月11日，機(jī)遇號拍攝到了火衛(wèi)一遮擋太陽的火星日食照片。這將幫助科學(xué)家確定火衛(wèi)一的飛行軌道，以便讓目前繞火星飛行的軌道探測器對其進(jìn)行近距離觀測。此前它還拍到了火衛(wèi)二遮擋太陽的火星日食照片。從地球上看，天空中月亮和太陽的圓面大小幾乎相同，因此在日全食時(shí)，月亮幾乎可以完全遮住太陽圓面。而火星比地球距太陽遠(yuǎn)，在火星上看到的太陽只有地球上看到的約2/3大。但火星的衛(wèi)星非常小，因此在火星上看日食時(shí)，火星的衛(wèi)星只能遮住不到太陽圓面的一半。
同年3月23日，美國航空航天局公布了機(jī)遇號火星探測器的又一重大發(fā)現(xiàn)：最新探測結(jié)果顯示，火星表面過去可能部分為咸海所覆蓋。這一結(jié)果為火星上可能曾存在支持生命的環(huán)境提供了新證據(jù)。機(jī)遇號對著陸區(qū)域附近巖層形狀和巖石中所含某些化學(xué)元素進(jìn)行的探測表明，其中一些巖石可能是在緩緩流動的一片咸水底部形成的。火星車項(xiàng)目首席科學(xué)家斯奎爾斯指出，機(jī)遇號停靠的位置，過去可能是一塊咸海的海岸線。不過，科學(xué)家也強(qiáng)調(diào)說，根據(jù)機(jī)遇號目前搜集到的線索，尚無法判斷該區(qū)域何時(shí)存在過液態(tài)水，究竟被液態(tài)水覆蓋了多長時(shí)間以及咸水區(qū)面積到底有多大。這些都要進(jìn)行進(jìn)一步探測才能給出答案。同年4月17日下午，安裝了升級版電腦軟件的機(jī)遇號火星探測器在火星上創(chuàng)紀(jì)錄地行駛了近3小時(shí)，跑完一個(gè)馬拉松式的長途，輕松駛出140.9米，創(chuàng)下人造火星車在火星上單日行車距離的新紀(jì)錄。這大大超出它自己此前保持的火星單日行車?yán)锍碳o(jì)錄，也大于“旅居者”火星車1997年在火星上考察3個(gè)月行駛距離的總和。在結(jié)束這次長途旅程后，機(jī)遇號在火星上的累計(jì)行駛里程達(dá)到627.7米，突破了600米大關(guān)。美國航宇局科學(xué)家曾將行車600米作為判斷機(jī)遇號和勇氣號火星探測器原定使命成功與否的硬指標(biāo)之一（勇氣號已在此前兩周達(dá)標(biāo)）。機(jī)遇號火星探測器在這次破紀(jì)錄之旅中，在大多數(shù)路段上都憑借新的自動導(dǎo)航軟件來引路。控制人員稱，新軟件將使火星車機(jī)動性得到提升，能在火星上跑得更遠(yuǎn)。
2004年4月26日，機(jī)遇號完成第90個(gè)火星日的探測，步勇氣號后塵，一舉通過所有“考核標(biāo)準(zhǔn)”。孿生火星車探測計(jì)劃至此正式宣告取得圓滿成功。科學(xué)家和工程師事先設(shè)立了一系列硬指標(biāo)，作為判定兩輛火星車聯(lián)合探測計(jì)劃是否成功的依據(jù)。按照規(guī)定，除行駛總里程至少達(dá)到600米外，每輛火星車都要至少工作90個(gè)火星日（約相當(dāng)于地球上的92天），至少造訪8個(gè)不同地點(diǎn)，并必須拍下周圍環(huán)境的立體和彩色全景照片。另外，兩輛火星車還需至少在60天中同時(shí)處于工作狀態(tài)。
此前，有關(guān)官員在4月8日正式宣布，航宇局已批準(zhǔn)將勇氣號火星探測器和機(jī)遇號火星探測器的探測使命延長到2004年9月13日，也就是勇氣號1月3日在火星著陸后的第250個(gè)火星日前后。這相當(dāng)于火星車原定探測壽命的約3倍，即超期服役5個(gè)多月。
控制人員在綜合考慮多種因素后認(rèn)為，延長火星車探測使命是可行的。比如，測試結(jié)果顯示，火星車上的設(shè)備至少在270個(gè)火星日內(nèi)都能承受火星晝夜溫度變化的影響。另外，火星車上的眾多馬達(dá)雖然會隨時(shí)間推移而磨損，但它們工作到9月中旬應(yīng)該沒問題。如果屆時(shí)兩輛火星車狀況依然良好，有可能還會繼續(xù)延長探測使命。科學(xué)家和工程師將考慮讓兩輛火星車“越冬”，即讓它們進(jìn)入冬眠模式，在2005年春天時(shí)再喚醒它們，恢復(fù)工作。為延長壽命，航宇局已決定再投入1500萬美元。科學(xué)家們認(rèn)為，如果兩輛火星車能繼續(xù)維持良好的工作狀態(tài)，這筆追加投資將非常劃算，因?yàn)樵黾拥慕?jīng)費(fèi)還不到原預(yù)算的2%，卻能將探測時(shí)間延長一倍以上。
兩輛火星車的首要任務(wù)是尋找火星上是否存在過水的證據(jù)。根據(jù)它們各自的發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家已能就此得出肯定的結(jié)論。在探測使命延長后，它們將繼續(xù)在火星上探水。此外，科學(xué)家還為火星車擬定了其它一些新的科研目標(biāo)，包括繼續(xù)研究火星大氣、對繞火星運(yùn)行的探測器數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)以及研究火星車太陽能電池板在塵埃長時(shí)間沉積情況下特性的變化等。
雖然兩輛火星車已過了“保修期”，但科學(xué)家們?nèi)云诖鼈冊谖磥韼讉€(gè)月中能繼續(xù)獲得新發(fā)現(xiàn)。他們?nèi)〉玫娜魏纬晒紝⑹恰邦~外的獎賞”。不過，火星上條件極其惡劣。雖然火星車工作時(shí)間可能持續(xù)到9月份甚至更長，但它們也隨時(shí)可能在前進(jìn)的道路上止步。
經(jīng)過6周的長途跋涉，機(jī)遇號火星探測器駛到了一個(gè)露天足球場大小的環(huán)形山邊緣。這個(gè)名為“持久”的環(huán)形山直徑約130米，據(jù)估計(jì)最大深度在20米以上。這里潛在的科學(xué)探測價(jià)值對火星車構(gòu)成了“誘惑”。在2004年5月6日的一次新聞發(fā)布會上，科學(xué)家們公布了機(jī)遇號從坑邊拍攝的坑內(nèi)彩色全景照片。機(jī)遇號著陸后，有近兩個(gè)月時(shí)間一直在較淺的“小鷹”環(huán)形山中活動，對其中的裸露巖石等進(jìn)行探測，并幫助科學(xué)家得出了該區(qū)域曾被一片早已蒸發(fā)光的咸水覆蓋的推斷。但咸水蒸發(fā)前火星上到底有過什么樣的環(huán)境，在該環(huán)形山中卻找不到相關(guān)證據(jù)，因?yàn)樗疃忍珳\，還不到3米。對“持久”環(huán)形山的探測可能有助于回答這個(gè)問題。
爬出“小鷹”后，機(jī)遇號火星探測器開了近800米才到達(dá)“持久”邊緣。照片分析顯示，這個(gè)大環(huán)形山內(nèi)壁嵌有多層裸露巖石，一些巖石位于高約5～10米的峭壁之上，所處深度比“赤腹鷹”坑內(nèi)的裸露巖石要深，或者說年代更為久遠(yuǎn)。2004年6月4日，航宇局宣布，科學(xué)家們就讓機(jī)遇號冒險(xiǎn)駛?cè)朐摥h(huán)形山達(dá)成了一致。同年6月8日，機(jī)遇號正式開始嘗試進(jìn)入環(huán)形山內(nèi)。進(jìn)入后，機(jī)遇號將首個(gè)探測目標(biāo)鎖定為一塊名為“田納西州”的扁平巖石，并成功地在這塊巖石上打出了一個(gè)洞。
6月8日，科學(xué)家透露，勇氣號火星探測器在古謝夫區(qū)域新刨出了一條溝，并通過對溝中土壤的分析發(fā)現(xiàn)了該區(qū)域過去曾存在過水的新證據(jù)。阿爾法粒子X射線光譜儀的探測顯示，在新挖的這條溝內(nèi)，土壤中礦物鹽含量相對較高。光譜儀在土壤中發(fā)現(xiàn)了硫和鎂存在的跡象，而且含量在溝內(nèi)不同位置保持同步變化。這意味著兩種元素有可能以硫酸鎂的形式存在。對此最可能的解釋是水從表面之下滲出，溶解出礦物；當(dāng)接近表面的水蒸發(fā)后，就會留下濃縮的鹽。科學(xué)家還強(qiáng)調(diào)，這一發(fā)現(xiàn)提供的證據(jù)比勇氣號火星探測器1 月3日著陸以來在其它任何地方發(fā)現(xiàn)的證據(jù)都更具說服力。科學(xué)家介紹，勇氣號在火星上馳騁了32公里后，離一群小山越來越近。
原以為兩輛火星車在安全著陸后不會出現(xiàn)大的故障，因?yàn)橐郧霸诨鹦潜砻嬷懙摹昂１I”1和2以及“火星拓荒者”都很順利，且超額完成了任務(wù)。但實(shí)際情況卻并非如此，勇氣號和機(jī)遇號火星探測器著陸后不久便相繼“生病”。
勇氣號著陸不久就出現(xiàn)一些小毛病：首先是驅(qū)動火星車高增益天線的兩個(gè)馬達(dá)之一工作異常，電路電流達(dá)到峰值的情況很不穩(wěn)定；其二是出乎預(yù)料的地形變化使火星車的太陽能采集面板只能攝取到預(yù)計(jì)額定電力的83%；接著，部分安全氣囊無法收起，擋住了勇氣號火星探測器原定駛離登陸艙的方向，地面人員花了2天時(shí)間使它旋轉(zhuǎn) 115度，才使其得以駛離登陸艙平臺。更嚴(yán)重的是，在傳回了一些令人驚奇的照片并開始行走后不久，勇氣號便在2004年1月21日突然與地面失去了聯(lián)系。這種局面持續(xù)達(dá)30多個(gè)小時(shí)。即使在1月23日恢復(fù)聯(lián)系后，它仍處在“病重”狀態(tài)，一時(shí)無法工作，數(shù)據(jù)傳送速率很慢，只有120比特/秒(正常情況下應(yīng)是11×10比特/秒)。專家們分析了以下可能：雷暴天氣影響指令接收，從而引發(fā)軟件錯(cuò)誤；宇宙射線造成計(jì)算機(jī)內(nèi)存發(fā)生物理紊亂；無法利用陽光發(fā)電，從而導(dǎo)致電源故障；火星風(fēng)暴所致；內(nèi)存控制軟件出了問題，等等。
經(jīng)過多天緊張“會診”，專家們終于找到了勇氣號火星探測器的病因所在：原來它的存儲器內(nèi)積聚了太多的數(shù)據(jù)文件，導(dǎo)致存儲器不堪重負(fù)，開始“罷工”。為此，地面人員刪除了存儲器內(nèi)的部分?jǐn)?shù)據(jù)，使勇氣號在同年2月1日重新投入工作。此后，專家對車上的軟件系統(tǒng)進(jìn)行了多次遙控測試和修理，并于2 月4日對電腦存儲器進(jìn)行了重新格式化。同年2月5日晚，地面人員重新啟動火星車電腦系統(tǒng)，勇氣號終于回到了“完全健康”的狀態(tài)。
俗話說，禍不單行。科學(xué)家1月27日發(fā)現(xiàn)，3天前剛登陸火星的機(jī)遇號火星探測器的溫度調(diào)節(jié)裝置也出了故障。雖然這一問題暫時(shí)不影響工作，但加熱元件長期持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)不僅會消耗大量能量，還可能導(dǎo)致某些部件過熱。長遠(yuǎn)來說，這肯定對機(jī)遇號的正常工作非常不利。
為防止重蹈勇氣號火星探測器的覆轍，地面人員提前刪除了機(jī)遇號存儲器內(nèi)的部分?jǐn)?shù)據(jù)。
2月25日，航宇局又宣布，機(jī)遇號電池能量供應(yīng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，對火星車工作壽命構(gòu)成威脅。為此，科學(xué)家啟用了一套新的火星車軟件以節(jié)省電池用量。
2004年4月13日，控制人員宣布，勇氣號和機(jī)遇號火星探測器火星車電腦軟件升級工作已基本完成。經(jīng)過“洗腦”的這對孿生火星車能在火星上跑得更遠(yuǎn)，“睡”得更香，更不容易“生病”。控制人員在4月12日晚些時(shí)候向勇氣號發(fā)送了指令，指揮火星車電腦在新軟件下成功重啟。勇氣號火星探測器隨后傳回的數(shù)據(jù)顯示新軟件運(yùn)行正常。裝載了升級軟件的機(jī)遇號按計(jì)劃也在4月13日完成電腦的重新啟動。
“洗腦”后的火星車在三個(gè)方面有顯著改進(jìn)。一是自動導(dǎo)航軟件得到更新。原先的導(dǎo)航軟件在檢測到無法繞過的障礙后，有時(shí)不知道下一步該怎么辦。有了新軟件，火星車會轉(zhuǎn)身去尋找可能的最佳路徑，從而能自主地在火星上行駛更遠(yuǎn)的距離。其次，新軟件能幫助火星車自動對存儲器故障做出反應(yīng)，并更輕松地恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)。另外，升級軟件中有一部分專門用來解決機(jī)遇號火星探測器上述的加熱組件故障。新軟件能使機(jī)遇號進(jìn)入“深度睡眠”狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，火星車電池將不為加熱組件供電，從而避免能量損耗。
6月15日，科學(xué)家又宣布，勇氣號火星探測器出現(xiàn)了一些機(jī)械故障，用于驅(qū)動右前輪的馬達(dá)無法正常工作，可能導(dǎo)致其輪子無法使用。一位科學(xué)家稱，這臺馬達(dá)也許只能再移動200米的距離。他說，勇氣號已開始顯現(xiàn)出某些衰老的跡象，其它幾只輪子最終可能會面臨同樣的命運(yùn)。但他強(qiáng)調(diào)，即使只有5只輪子，勇氣號也能較輕松地進(jìn)行移動。
據(jù)悉，在勇氣號和機(jī)遇號火星探測器探測計(jì)劃的實(shí)施過程中，宇航局投入的經(jīng)費(fèi)和評估測試的嚴(yán)格程度都超過從前，總共耗資約8.2億美元，但還是出了故障。今后還不知會有什么不可預(yù)知的各種突發(fā)情況。由此可見，探測火星非常不容易。
（1）很久以來，科學(xué)家便認(rèn)定火星也一度是一個(gè)濕潤的世界，機(jī)遇號和勇氣號火星探測器的發(fā)現(xiàn)更是為他們的這一推測提供了強(qiáng)有力的證據(jù)。這些證據(jù)包括富含硅石的土壤、火星“藍(lán)莓”以及波浪狀的巖層，所有這些都只有在水流過火星地表時(shí)才能形成。
（2）火星車提供的數(shù)據(jù)允許科學(xué)家得以第一次創(chuàng)建一個(gè)有關(guān)火星溫度的詳細(xì)的溫度曲線圖，同時(shí)也第一次提供了有關(guān)火星上存在上升熱氣流的證據(jù)。后者能夠?yàn)槲磥淼幕鹦秋w船設(shè)計(jì)師提供幫助。
（3）在眾多的“第一”中有一個(gè)是不得不提的：兩個(gè)火星車第一次在火星表面拍到火星空中類似地球上的云。
（4）在火星車的幫助下，人類第一次得以在遙遠(yuǎn)的火星上拍攝地球照片，雖然無法與“阿波羅”號飛船的8名宇航員拍下的著名的地球圖片相比，但勇氣號火星探測器拍攝的這張照片卻具有相當(dāng)大的歷史意義，它標(biāo)志著人類第一次在另外一顆遙遠(yuǎn)的星球上拍攝地球的照片。
（5）2005年，勇氣號成功地拍下了在火星表面“昂首闊步”的塵暴的錄像。這段錄像讓科學(xué)家獲得一次難得的窺視火星塵暴的機(jī)會。時(shí)下，一些較為活躍的過程仍在“修整”火星表面，塵暴正是其中之一。
（6）根據(jù)火星車傳回的數(shù)據(jù)，科學(xué)家認(rèn)為，火星在經(jīng)歷3個(gè)截然不同的地質(zhì)代過程中變得日益干燥。如果正如我們猜測的，火星上確有生命存在，那它們也只能在火星幼年時(shí)期存活下來。
（7）人類還未入主火星，自然不能在這個(gè)紅色星球上痛痛快快地呼吸一下那里的空氣。但兩個(gè)火星車的發(fā)現(xiàn)提醒人們最好不要那么做，原因在于：它們在火星巖石內(nèi)部發(fā)現(xiàn)了高濃度的硫，這也就是說，火星就像臭雞蛋一樣發(fā)出臭氣。
（8）在2005年對火星的探測過程中，機(jī)遇號火星探測器偶然間發(fā)現(xiàn)了一塊籃球大小由鐵和鎳構(gòu)成的巖石。這塊巖石是迄今為止人類在另外一個(gè)星球上發(fā)現(xiàn)的第一顆隕石。
（9）勇氣號火星探測器在它的登陸點(diǎn)古瑟夫隕石坑發(fā)現(xiàn)了玄武巖，這一發(fā)現(xiàn)有力地暗示了該地區(qū)可能是一場火山噴發(fā)的產(chǎn)物——噴發(fā)過程中，巖漿和水混合在一起。
（10）機(jī)遇號的最后使命可能就是對維多利亞隕石坑的匆匆一瞥。在近兩年的長途跋涉之后，機(jī)遇號最終到達(dá)維多利亞隕石坑，隨時(shí)可能進(jìn)入坑內(nèi)一探究竟，但由于一場全球性的塵暴威脅到太陽能電池板的供電，這項(xiàng)任務(wù)面臨終止的可能性。
好奇號火星車
美國航空航天局計(jì)劃2009年將向火星發(fā)送下一個(gè)火星車(MSL，好奇號)，這將是研究火星表面最大和裝備有最先進(jìn)儀器的火星車。MSL將從核反應(yīng)器獲取動力，而它的任務(wù)將是查明火星環(huán)境存在微生物生命的可能性。
MSL計(jì)劃負(fù)責(zé)人理查·庫克指出，現(xiàn)在MSL小組共有200人在工作，他們研制的儀器設(shè)備旨在研究火星的化學(xué)成分，這與勇氣號火星探測器和機(jī)遇號火星車任務(wù)不同，勇氣號和機(jī)遇號主要是進(jìn)行地質(zhì)學(xué)研究。
在2009年9～10月發(fā)射之后，據(jù)國外媒體報(bào)道，美國航空航天局研制的新一代好奇號火星探測器將在8月6日登陸火星表面。在著陸火星后MSL會展示自己的機(jī)動性能，在火星表面行程5～20千米以完成自己的科學(xué)研究目的。MSL將成為利用精確著陸工藝的第一臺火星車，它將會受控制著落火星地表，如同航天飛機(jī)進(jìn)入地球大氣層時(shí)一樣，因此MSL能抵達(dá)需要著陸地點(diǎn)上空，并及時(shí)打開自己的降落傘。
除了美國宇航局研究小組之外，還有其他航天局專家參加MSL新型火星車研制。氫氣中子傳感器由俄羅斯聯(lián)邦航天局研制，氣象學(xué)設(shè)備由西班牙教學(xué)與科學(xué)部研制，光譜分析儀由加拿大航天局研制，并得到德國馬克斯·普朗克化學(xué)研究所支持。
像勇氣號火星探測器和機(jī)遇號火星探測器一樣，MSL裝備有行駛用的6個(gè)輪子，而在它的立柱上安裝有攝像機(jī)，但是與勇氣號和機(jī)遇號不同，它將安裝有一臺激光器以便蒸發(fā)表面巖石薄層，因此它有可能研究地表下層。MSL同樣也將收集巖石和鹽沉積物進(jìn)行分析，MSL艙內(nèi)將安裝有識別像蛋白質(zhì)、氨基酸以及其他酸和堿一類有機(jī)化合物的特殊儀器，這些有機(jī)物有可能是生命活動的產(chǎn)物。
據(jù)航天新聞網(wǎng)報(bào)道，用于MSL的核反應(yīng)器由美國能源部研制，核反應(yīng)器動力通過钚衰變時(shí)獲得，因此火星車動力源可以在火星表面上維持一年或一年以上的研究。另外，MSL還安裝有太陽能電池，太陽能電池有助于整個(gè)使命的完成。11月27日消息，美國航空航天局的新一代火星探測器——火星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室（MSL，即好奇號火星探測器）已經(jīng)于美國東部時(shí)間10:05（北京時(shí)間23:05）在卡納維拉爾角航天中心由一枚宇宙神-V 541型大推力運(yùn)載火箭成功發(fā)射升空，發(fā)射后42分47秒，測控信號顯示星箭分離成功，“好奇號”被成功送入飛向火星的軌道。接下來它將獨(dú)立踏上漫漫征程，直到2010年8月份登陸火星表面。這一探測器重達(dá)1噸，是有史以來人類送往另一顆行星的最龐大，最復(fù)雜的設(shè)備。
光榮使命
好奇號在本質(zhì)上就是一臺先進(jìn)的移動實(shí)驗(yàn)室，美國航空航天局對它寄予厚望，科學(xué)家們希望它能幫助查明火星是否在地質(zhì)歷史上曾經(jīng)存在過可以讓微生物生存的宜居環(huán)境。為此，好奇號火星探測器攜帶了大量迄今被送往另一顆行星表面的最先進(jìn)設(shè)備，其科學(xué)載荷的重量超過了以往任何一次火星車載荷的10倍以上。它將使用機(jī)械臂從地面鏟挖土壤樣本，并使用鉆頭鉆入各類巖石內(nèi)部抽樣并送入其“車載”實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行精密化驗(yàn)。借助精確著陸技術(shù)，好奇號能得以在經(jīng)過精心挑選的最具科學(xué)價(jià)值的地區(qū)降落。根據(jù)計(jì)劃，在其著陸后的23個(gè)月內(nèi)，它將對數(shù)十個(gè)樣本進(jìn)行化驗(yàn)。
更大的載荷量對于科學(xué)家們來說當(dāng)然是好事一樁。但是工程師們就犯難了：他們必須保證這輛大個(gè)子火星車能夠在火星表面形式足夠遠(yuǎn)的距離抵達(dá)科學(xué)家們希望進(jìn)行探查的地點(diǎn)，同時(shí)還要在火星漫天黃沙和極端低溫環(huán)境下保持“體溫”并為各種設(shè)備供電。它的前輩勇氣號火星探測器正是由于太陽能帆板被沙塵覆蓋，又面臨火星嚴(yán)酷的冬季低溫環(huán)境而永遠(yuǎn)無法蘇醒過來了。但是好奇號火星探測器將可以應(yīng)對這種情況：它是第一輛采用了“核動力驅(qū)動”的火星車。
具體而言，好奇號使用了由美國能源部提供的“多任務(wù)放射性同位素熱電發(fā)生器”(MMRTG)，其中裝有4.8公斤的放射性物質(zhì)二氧化钚用于能源供應(yīng)。這并不是好奇號所使用的新技術(shù)，而是在過去40多年中早已被廣泛應(yīng)用于行星際探測的成熟技術(shù)，如1977年升空的，現(xiàn)在已經(jīng)飛到太陽系最邊緣的兩顆美國旅行者號探測器，以及2006年升空，飛往冥王星的“新地平線號”探測器等等，都使用了類似的核動力技術(shù)。采用核動力供電方式將讓火星車徹底擺脫對陽光的依賴，并大大延長其在火星表面的工作壽命。
創(chuàng)新型的著陸系統(tǒng)
另一個(gè)讓工程師們苦惱的問題在于，好奇號火星探測器重達(dá)1噸，而之前的勇氣號火星探測器和機(jī)遇號火星探測器火星車的重量僅有170公斤左右。2004年，勇氣號和機(jī)遇號分別在火星的南北半球采用降落傘配合氣囊彈跳的方式成功登陸火星表面展開考察工作，其中的機(jī)遇號甚至工作至今。但是好奇號讓工程師們面臨完全不同的課題：它太重了，無法再使用氣囊彈跳的著陸技術(shù)，必須開發(fā)新的著陸方式。于是工程師們設(shè)計(jì)了一種噴氣式的，類似UFO一般的懸浮平臺，當(dāng)進(jìn)入火星大氣層時(shí)它和好奇號一起緊緊擠在隔熱罩內(nèi)部，隨后降落傘打開進(jìn)行減速，當(dāng)接近地面上空時(shí)降落傘脫落，懸浮平臺啟動，下面掛著好奇號進(jìn)行懸浮飛行，在這一過程中還可以進(jìn)行最后的地形位置修正，隨后懸浮飛行器慢慢降低高度，輕輕地將好奇號安放在平坦的火星表面。
跳躍式火星漫游車
最近，美國科學(xué)家利納和蘭迪斯又設(shè)計(jì)了一種新穎的火箭發(fā)動機(jī)，它能利用火星大氣制造出燃料，安裝這種發(fā)動機(jī)的“跳躍式火星漫游車”可以進(jìn)入非常復(fù)雜的地形進(jìn)行考察，可以穿越峽谷、躍過懸崖，它可以在任意地方著陸進(jìn)行探測。當(dāng)它在某一地點(diǎn)進(jìn)行探測時(shí)，燃料制造系統(tǒng)就自動利用火星大氣來制造燃料，接著又跳到另一個(gè)探測地點(diǎn)工作。
跳躍式火星漫游車一下子能跳多高、多遠(yuǎn)？這與它在一個(gè)地點(diǎn)停留的時(shí)間有關(guān)，因?yàn)檫@時(shí)它要制造燃料，停留時(shí)間越長，制造出的燃料就越多。停留50天，可跳500米遠(yuǎn)、300米高；停留68天，可跳1000米遠(yuǎn)，400米高；停留100天，可跳2000米遠(yuǎn)，600米高；停留155天，可跳4000米遠(yuǎn)，800多米高。也就是說，這種跳躍式漫游車可以穿越任何峽谷和跳過任何懸崖。
火星大氣中有95%是二氧化碳，將它分解成一氧化碳和氧，就能作為火箭發(fā)動機(jī)的燃料。一氧化碳可以在氧中燃燒釋放足夠的能量，但需要用氫作催化劑。由于火星大氣中含有少量的水，可以分解出氫，所以這種漫游車的燃料以及催化劑都可以在火星上自產(chǎn)自用，自給自足。
毅力號火星車
2020年7月30日美國航天局直播畫面顯示，美國“毅力”號火星車從佛羅里達(dá)州卡納維拉爾角空軍基地升空。
NASA2020年發(fā)射新型火星車
據(jù)英國每日郵報(bào)報(bào)道，目前，美國宇航局透露稱，現(xiàn)已開始準(zhǔn)備建造新一代火星探測車，它被命名為“火星車2020”，將負(fù)責(zé)調(diào)查分析適宜微生物生存的火星遠(yuǎn)古環(huán)境，探索火星巖石中存在遠(yuǎn)古生命的證據(jù)。同時(shí)，“火星車2020”將采集土壤和巖石樣本，在未來太空任務(wù)中送回地面進(jìn)行分析。經(jīng)過大量審核過程以及重要技術(shù)發(fā)展，美國航空航天局表示現(xiàn)已準(zhǔn)備進(jìn)行最終設(shè)計(jì)和建造階段。預(yù)計(jì)2020年夏季發(fā)射升空，2021年2月抵達(dá)火星。美國宇航局科學(xué)任務(wù)理事會代理副主管杰弗里-約德(Geoffrey Yoder)說：“‘火星車2020’是挑選和封存火星巖石和土壤樣本至地球的多樣化太空任務(wù)的第一步，該任務(wù)標(biāo)志著美國宇航局火星之旅實(shí)現(xiàn)的一個(gè)重要里程碑事件，有助于確定是否生命存在于火星，促進(jìn)發(fā)送人類至火星目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。”
為了減少危險(xiǎn)和降低成本，火星車2020從外觀上更像六輪、1噸重量的好奇號火星探測器火星車，但是它將裝配一組新的科學(xué)儀器設(shè)備，前所未有地提高探索火星的能力。例如：該火星車將首次調(diào)查研究易用和可用性火星資源，其中包括氧，能夠?yàn)槿祟惢鹦侨蝿?wù)做好準(zhǔn)備。火星車2020將攜帶一個(gè)完整的新子系統(tǒng)，用于采集火星巖石和土壤樣本，子系統(tǒng)設(shè)備包括：機(jī)械手臂上的巖芯鉆和試樣管架。大約30%的試樣管將存放在選定地點(diǎn)，未來樣本取回任務(wù)中送至地面進(jìn)行分析。在地球?qū)嶒?yàn)室里，這些火星樣本將用于分析火星遠(yuǎn)古時(shí)期生命存在的跡象，以及未來人類任務(wù)中的潛在健康危害因素。
新火星車的項(xiàng)目總成本預(yù)計(jì)在15 億美元左右，其大部分設(shè)計(jì)和制造技術(shù)將與好奇號火星探測器類似，著陸方式也將與“好奇號”相同。美國航空航天局表示，使用已證明的方式和技術(shù)旨在盡量確保火星車順利著陸，從而壓低成本和風(fēng)險(xiǎn)。與個(gè)頭較小、質(zhì)量較輕的早期火星著陸器，包裹在氣囊內(nèi)硬生生地落在火星表面不同，質(zhì)量為900 多千克的“好奇號”于2012 年8 月6 日借助由火箭提供動力的、名為“天空起重機(jī)”的助降系統(tǒng)緩緩著陸。從進(jìn)入火星大氣層到著陸的7min 內(nèi)，“好奇號”時(shí)速驟然降至零，由于難度高、風(fēng)險(xiǎn)大，美國航天局稱之為“恐怖7 分鐘”。美航天局表示，新火星車項(xiàng)目是朝著2030 年代將宇航員送往火星目標(biāo)邁出的又一步，不過科學(xué)家目前尚未確定新火星車的探索任務(wù)。根據(jù)奧巴馬政府2010 年公布的太空戰(zhàn)略，美國將以火星為太空探索的新目的地。美國航空航天局將在2025年后，將宇航員運(yùn)送至低地軌道以外的天體如小行星，到2030 年代中期，將美國宇航員運(yùn)送至火星軌道。
參考資料 >
中國首輛火星車命名為“祝融號”|.界面新聞 · 快訊.2021-04-24
祝融號火星車首次通過環(huán)繞器傳回遙測數(shù)據(jù)_新聞_.央視網(wǎng)(cctv.com).2021-05-18