火星全球勘測(cè)者探測(cè)器

火星全球勘測(cè)者探測(cè)器1996年NASA發(fā)射的探測(cè)器01任務(wù)概況主要性能參數(shù)任務(wù)目標(biāo)入軌過程目錄030204基本信息“火星全球勘測(cè)者”(MarsGlobalSurveyor，MGS)探測(cè)器是NASA“火星測(cè)繪新計(jì)劃”的首個(gè)探測(cè)器，于1996年11月7日用“德爾它”運(yùn)載火箭發(fā)射。任務(wù)目標(biāo)是繪制高分辨率火星地圖，探測(cè)火星地形、磁場(chǎng)和引力場(chǎng)，測(cè)定火星大氣成分和氣候狀況，同時(shí)還為后續(xù)的火星探測(cè)任務(wù)提供中繼服務(wù)。1992年的“火星觀測(cè)者”任務(wù)失敗之后，NASA在1994年提出了“火星測(cè)繪新計(jì)劃”，即在1996-2005年的10年間，每隔26個(gè)月發(fā)射1次火星任務(wù)，對(duì)火星進(jìn)行全面測(cè)繪。1997年9月12日，探測(cè)器進(jìn)入火星軌道，在入軌火星過程中利用太陽翼提供阻力進(jìn)行了“氣動(dòng)制動(dòng)”；2007年11月，由于蓄電池故障，探測(cè)器停止工作。任務(wù)概況任務(wù)概況1996年11月7日,美國“火星全球勘測(cè)者”(MGS)在卡納維拉爾角由“德爾它”火箭成功發(fā)射,開始了為期10個(gè)月、航程6.69億公里的火星之旅,這標(biāo)志著,自“海盜”號(hào)以來,沉寂了20年的火星探測(cè)又掀熱潮。自從1993年,“火星觀測(cè)者”抵達(dá)火星軌道即將開始探測(cè)之時(shí)丟失后,美國決心要重返火星,制定了系列探測(cè)計(jì)劃。第一項(xiàng)便是1996~2005年每隔兩年向火星發(fā)射一次“火星全球勘測(cè)者”。另外還有“火星探路者”,它雖然比GMS晚發(fā)射,但它走捷徑,將先抵達(dá)火星。俄羅斯、日本和西歐也不甘示弱,紛紛推出自己的火星探測(cè)計(jì)劃,如俄羅斯的火星-96、日本的行星B等。

在MGS發(fā)射成功后,美國航宇局局長(zhǎng)戈?duì)柖⌒判氖愕匦?“如果向火星發(fā)射的軌道飛行器、登陸車和機(jī)器人中大多數(shù)能獲得成功,人類可能在2010年以后登上火星”。“火星全球勘測(cè)者”發(fā)射質(zhì)量為1060千克,相對(duì)“火星觀測(cè)者”的2250千克要輕得多。它將于1997年9月12日進(jìn)入圍繞火星的橢圓形軌道,然后逐漸降低高度、脫離軌道進(jìn)入火星稀薄的大氣層,并利用其像機(jī)翼一樣的太陽能電池板作為空氣制動(dòng)器。從367公里的高空,勘測(cè)者上的遠(yuǎn)攝照相機(jī)將能看清楚火星表面小汽車那么小的物體。到一個(gè)火星年一地球上的687天一結(jié)束時(shí),將繪制完火星99%的表面圖。

任務(wù)目標(biāo)任務(wù)目標(biāo)全球勘測(cè)者是從環(huán)繞火星的軌道上觀測(cè)和研究火星表面,大氣層和磁場(chǎng)的情況,為此裝備了如下觀測(cè)設(shè)備:遠(yuǎn)攝照相機(jī),能從380千米高空軌道上拍攝分辨率達(dá)1.5米的圖像;廣角照相機(jī),能拍攝分辨率為280米而視場(chǎng)為1400的廣角圖像;激光高度計(jì),用以調(diào)查火星地形高度的分布情況,其全球范圍的絕對(duì)精度達(dá)到30米,局部場(chǎng)所的相對(duì)精度達(dá)到2米,是研究火星地貌和引力場(chǎng)的得力工具;熱輻射計(jì),用于測(cè)量表面的水含量,大氣溫度與壓力,塵埃和沙粒的化學(xué)成分;磁力計(jì),用于測(cè)量火星磁場(chǎng)情況。

全球勘測(cè)者的另一項(xiàng)重要任務(wù)是無線電觀測(cè)。由勘測(cè)者向地球發(fā)射無線電波,由于二者之間的相對(duì)位置關(guān)系,無線電波將穿過火星大氣,其時(shí)大氣將起象透鏡那樣的作用,使無線電波的路徑發(fā)生微小變化。由此可以調(diào)查大氣的溫度、壓力和化學(xué)組成。

主要性能參數(shù)主要性能參數(shù)探測(cè)器質(zhì)量為1030kg，長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，尺寸為1.17m×1.17m×1.7m。探測(cè)器包括設(shè)備艙和推進(jìn)艙兩部分，探測(cè)器兩側(cè)裝有太陽翼，太陽翼翼展12m。直徑1.5m的高增益拋物面天線安裝在沿平臺(tái)一側(cè)伸出的2m支桿上。探測(cè)器采用三軸穩(wěn)定，巡航主推進(jìn)采用596N雙組元發(fā)動(dòng)機(jī)，4組12個(gè)4.45N單元肼推力器用于姿態(tài)控制。電源系統(tǒng)包括功率為900W的太陽翼和2個(gè)20A·h的鎳氫蓄電池組。通信采用X和Ka頻段，包括1副高增益天線和2副低增益天線，上行為X頻段，下行為X和Ka頻段。科學(xué)數(shù)據(jù)下行最小數(shù)據(jù)率21.33kbit/s，工程數(shù)據(jù)以2kbit/s下行，緊急情況以lOkbit/s的數(shù)據(jù)率下行。熱控采用多層隔熱材料、熱輻射器和百葉窗。

探測(cè)器攜帶的有效載荷包括火星軌道器相機(jī)、火星軌道器激光高度計(jì)、熱發(fā)射光譜儀、磁強(qiáng)計(jì)/電子反射計(jì)和無線電科學(xué)裝置。入軌過程入軌過程美國航宇局的火星全球勘測(cè)者(MGS)探測(cè)器已在1997年9月11日減速進(jìn)入火星軌道,現(xiàn)已開始利用火星大氣進(jìn)一步減速,以進(jìn)入最終測(cè)繪軌道。這是1989年1月前蘇聯(lián)的火衛(wèi)-2進(jìn)入火星軌道后,人類送到火星的第一個(gè)軌道器?；鹦l(wèi)-2在入軌2個(gè)月后報(bào)廢。

入軌過程中發(fā)生的主要事件包括:(1)解除安全模式。地面控制人員9月1日關(guān)閉了探測(cè)器的“安全模式”,以防因意外事件而使所有星上指令自動(dòng)終止。不必要的“保險(xiǎn)”措施有可能會(huì)使MGS停止執(zhí)行入軌程序,從而毀掉整個(gè)探測(cè)任務(wù)。為此,控制人員只得不停地對(duì)衛(wèi)星的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)控,并根據(jù)判斷做出反應(yīng)。安全模式已在探測(cè)器完成入軌點(diǎn)火機(jī)動(dòng)工作后1分鐘被重新啟動(dòng)。

(2)為主火箭發(fā)動(dòng)機(jī)解除保險(xiǎn)。遙測(cè)數(shù)據(jù)表明推進(jìn)劑貯箱的再增壓在9月9日順利完成。探測(cè)器完成了首次軌道修正機(jī)動(dòng)后,氦增壓劑就被切斷了,此后貯箱一直在以落壓方式工作。由于這一過程中推進(jìn)劑的用量很小,所以余下的氦的壓力下降不多,只從1862千帕下降到1620～1655千帕。9月9日上午7時(shí)59分(太平洋夏季時(shí)間),一個(gè)爆破閥炸開,使四氧化二氮氧化劑貯箱與未增