火星气候探测者号
 火星气候探测者号概念图 | |
| 所属组织 | NASA / JPL |
|---|---|
| 主制造商 | 洛克希德马丁太空公司 |
| 任务类型 | 环绕卫星 |
| 环绕对象 | 火星 |
| 发射时间 | 1998年12月11日 18:45:51 UTC (25年10个月15日 以前) |
| 发射手段 | 三角洲II 7425 / 星辰48 |
| 发射地点 | 卡纳维拉尔角空军基地 卡纳维拉尔角空军基地17号航太发射复合体 |
| 任务时长 | 飞行途中失联 (第286天失联) (1999-9-23 09:06:00 UTC) |
| COSPAR ID | 1998-073A |
| SATCAT no. | 25571 |
| 官方网站 | Mars Climate Orbiter Website |
| 质量 | 338千克（745磅） |
| 功耗 | 500 W (太阳能列阵 / 镍氢电池) |
火星气候探测者号（Mars Climate Orbiter）是美国太空总署的火星探测卫星，也是火星探测98计划的一部分（火星极地着陆者号为另一个探测火星的任务），于1998年发射升空。天文学家计划利用火星气候探测者号来研究火星大气层、火星气候及火星地表，并帮助火星极地着陆者号与地球来通讯。不过火星气候探测者号后来在1999年9月23日在进入火星轨道的过程中失去联络，最终任务失败[1][2]。
设计
火星气候探测者号的高度为2.1米，宽度为1.6米，长度为2米。探测器的内部结构主要是由石墨复合材料/铝制的蜂窝结构所组成，是根据许多商业飞机的设计来建造。除了科学仪器，电池及主发动机、燃料是探测器上最重要的系统[3][4]。
探测器包括一个1.3米的高增益天线在X波段与深空网络进行联系。火星气候探测者号使用卡西尼－惠更斯号的无线电回复器来节省成本。它还配备一个双向的UHF无线电频率系统，预计火星极地着陆者号于1999年12月3日登陆火星后，与地球来通讯[3][4][5]。
火星气候探测者号总成本是3亿2,760万美元（包含轨道卫星及着陆卫星），花费1亿9,310万美元来研发，花费9170万美元来发射，花费4,280万美元来进行探测任务[6]。
背景
美国太空总署在火星观察者号任务失败后，因为未来国际太空站建造成本上升，所以开始寻找更便宜，更小型的解决方案来进行星际探测任务。小型太空探测器技术专案小组在1994年成立，目的是替未来的微型探测器来制定指导方针。该小组确定微型太空探测器重量应在1.000公斤以下[7]，并配备高度集中的仪器面板。一个新的火星探测计划在1995年开始，任务的设计方面包括目标应受到限制、成本低廉、可以频繁发射等特征。新探测方案中的第一个探测任务是1996年发射的火星全球探勘者号，它用来绘制火星地图，并使用火星观察者号搭载的设备来获得地质数据[8]。在火星全球探勘者号升空后，火星气候探测者号搭载两台仪器准备前往火星，其中一个原本用在火星观测者号上面，用来研究火星气候和天气。
火星气候探测者号主要的科学目标[3]：
执行探测任务
发射
火星气候探测者号在1998年12月11日UTC18点45分51秒于佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地17号航天发射复合体发射，运载火箭为三角洲II 7425。燃料在燃烧42分钟后，火星气候探测者号顺利进入霍曼转移轨道。火箭最后的相对速度为每秒5.5公里，并将探测器送往6亿6900万公里外的目标[3][5] ，朝向火星前进。火星气候探测者号在发射时包括推进剂总共重638公斤（1,418磅）[9]。
接近火星
火星气候探测者号在1999年9月23日UTC9点00分46秒开始插入火星轨道，火星气候探测者号的无线电在UTC9时04分52秒（比预期还要早49秒）终止联络，当时探测器已经进入火星的另一侧，但是它与地球通讯从未重新建立。探测器由于人为错误，导致探测器在低于预期的高度接近火星，最终因为大气层的压力解体。后来的火星侦察轨道器才完成火星气候探测者号的预期目标。
失败原因
1999年11月10日，火星气候轨道器事故调查委员会发布了第一阶段报告，详细介绍可能导致探测器发生事故的问题。在此之前，天文学家在1999年9月8日完成弹道修正机动-4的计算，随后在1999年9月15日执行。它的目的是让探测器调整至最佳位置以进入火星轨道，将使火星气候探测者号环绕火星的高度在1999年9月23日降为226公里。然而，在TCM-4及进入轨道的一个礼拜间，导航团队认为探测器的高度有可能比预期的还要低得多，大约位于150至170公里。探测器在进入火星轨道前24小时时，科学家计算显示环绕火星轨道的高度为110公里，而火星气候探测者号能够存活的最低高度为80公里。科学家发现火星气候探测者号最后的高度只有57公里，很有可能因为大气压力导致探测器瓦解。
火星气候探测者号任务失败的主要原因是人为因素，因为火星气候探测者号上的飞行系统软件使用公制单位牛顿计算推进器动力，而地面人员输入的方向校正量和推进器参数则使用英制单位磅力，导致探测器进入大气层的高度有误，最终瓦解碎裂。NASA在此后的所有任务中小心地避免这个因计量单位混淆所造成的错误。[10]
参见
参考来源
- ^ Stephenson, Arthur G.; LaPiana, Lia S.; Mulville, Daniel R.; Rutledge, Peter J.; Bauer, Frank H.; Folta, David; Dukeman, Greg A.; Sackheim, Robert; Norvig, Peter. Mars Climate Orbiter Mishap Investigation Board Phase I Report (PDF). NASA. 1999-11-10 [2011-08-26]. （原始内容 (PDF)存档于2009-10-27）.
- ^ Metric mishap caused loss of NASA orbiter. CNN. 1999-09-30 [2011-01-10]. （原始内容存档于2010年12月4日）.
- ^ 3.0 3.1 3.2 3.3 Mars Climate Orbiter Arrival Press Kit (PDF) (新闻稿). NASA / JPL. September 1999 [2011-01-13]. （原始内容存档 (PDF)于2011-03-12）.
- ^ 4.0 4.1 Mars Climate Orbiter Flight System Description. NASA / JPL. 1998 [2011-01-13]. （原始内容存档于2011-10-30）.
- ^ 5.0 5.1 1998 Mars Missions Press Kit (PDF) (新闻稿). NASA / JPL. December 1998 [2011-01-13]. （原始内容存档 (PDF)于2020-04-30）.
- ^ Mars Climate Orbiter Fact Sheet. NASA / JPL. [2012-08-24]. （原始内容存档于2012-10-03）.
- ^ Panel on Small Spacecraft Technology, National Research Council. Technology for Small Spacecraft. Washington D.C.: National Academy Press. 1994 [2011-01-13]. ISBN 0-309-05075-8. （原始内容存档于2012-02-17）.
- ^ Committee on Planetary and Lunar Exploration, Commission on Physical Sciences, Mathematics, and Applications, National Research Council. The Role of Small Missions in Planetary and Lunar Exploration. Washington D.C.: National Academies Press. 1995 [2011-01-13]. （原始内容存档于2012-10-17）.
- ^ 1998 MARS CLIMATE ORBITER ARRIVES AT NASA'S KENNEDY SPACE CENTER FOR FINAL LAUNCH PREPARATIONS (新闻稿). NASA MEDIA RELATIONS OFFICE. 1998-09-14 [2011-01-03]. （原始内容存档于2012-02-07）.
- ^ Mars Climate Orbiter Mishap Investigation Board Phase I Report (PDF) (新闻稿). NASA. November 10, 1999 [2011-01-13]. （原始内容 (PDF)存档于2009-10-27）.