“火星快車”(Mars Express)探測器是ESA首個火星探測器，於2003年6月2日用“聯盟”火箭從拜克努爾航天發射中心發射。探測器由軌道器和著陸器兩部分組成，主要科學目標是獲得火星表面解析度為10m的圖像、以2m的解析度對選定區域進行拍照、繪製解析度為100m的礦物成分圖；測繪大氣成分，並確定火暈拿球環流情況；確定火星表面幾千米深度內的表層構造；確定火星大氣對火星表面的影響；探測火星大氣與太陽風的相互作用。
“火星快車”攜帶了質量為60kg的獵兔犬-2(Beagle-2)著陸器，2003年12月20日，著陸器與軌道器分離後，存著陸火星過程中與地球失去聯繫，墜毀存火星表面。
“火星快車”軌道器於2003年12月25日進入火星軌道，並向地球發回火星圖像。“火星快車”在軌工作情況良好，並在美國“鳳凰”(Phoenix)著陸器和“火星科學實驗室”(MSL)著陸火星期間為其提供信息中繼服務。
基本介紹
- 中文名：火星快車探測器
- 外文名：Mars Express
- 發射時間：2003年
- 所屬機構：歐洲航天局
探測器概況,科學目標,有效載荷,主要性能參數,
探測器概況
“火星快車”探測器由歐洲航天局耗資3億歐元研製，重達2噸，上面攜帶了歐洲各國的7台科學儀器。
按計畫，它應於2003年6月發射上天，在進入地球軌道後，將環繞地球飛行90分鐘，再由專門的動力火箭將其送人真正的星際空間。經過長達6個月的星際遠航，“火星快車”最終於2003年12月26日到達火星附近。“火星快車”就從軌道上對火星進行全火星年(669個火星日，相當於687個地球日)觀測，主要任務是對火星表面進行拍攝。
然而，俘獲軌道的傾角並不完全合乎了科學家需要的軌道傾角，並且它的遠火點對於觀測而言距離過遠。因此太空船還要經歷一次調整，使其進入一個更為合適並接近火星表面的極軌道(軌道傾角87°)。這個調整要由主發動機的4次點火來實現。首先是在遠火點點火，以改變軌道傾角，然後在近火點點火(離火星表面250千米的最近點)以減少遠火點的高度。
“火星快車”將以每6.7小時環繞火星一周，從11583千米遠的遠火點(440天后將會降為10243千米)行駛到距火星表面不到250千米的近火點。當到達近火點時，“火星快車”會“轉身”，面向火星，從而使它攜帶的7種科學儀器可以執行測量任務，並且它的高性能天線也可以接受來自火星表面的“獵兔犬-2號”登入車傳送的數據。當飛船遠離火星時，它的天線又將會指向地球，以便與地面控制站進行通信。
“火星快車”抵達軌道後，它攜帶的“獵兔犬一2號”著陸器將與探測器分離，並藉助減速傘在火星赤道以北的伊希迪斯平原降落，對火星表面進行為期180個火星日的考察。
“獵兔犬-2號”著陸器重45千克，可以挖掘幾十厘米深的火星表層土壤，並可對土壤顆粒進行分析，能分辨出180種鹽分、礦物質、水和有機物質。此外，著陸器還可以記錄火星大氣溫度、氣壓和風速等有關數據，並將收集到的信息傳送回地面。
“火星快車”包含一系列的基本部件：軌道飛行器及其相關設備、登入車、一個地面及數據處理站的通信網，還有運載火箭自身。
這些設備都是由歐洲航天局和業內經驗豐富的工程師團隊以及數以百計的世界各國的科學家支持和維護的。
至2008年，“火星快車”已檢測出火星中的甲烷含量並收集了火星上有水的大量證據。除了科學方面的任務，“火星快車”還提供地球與其他國家部署的登入車之間的通信中轉服務，因而成為國際火星探索工作的樞紐部分。
科學目標
“火星快車”的科學任務主要包括：對火星全球進行10m 解析度的攝影地質學測繪；對所選擇的地區進行2m 解析度的攝影測繪；以數百米至千米級的解析度對火星全球表面進行礦物學測繪；對火星大氣環流特性和大氣成分進行測繪；對火星地表下數千米至永久凍土層的結構特性進行探測；對於火星大氣與地表及行星際介質間的相互作用進行研究；通過無線電科學試驗對火星內部、大氣和環境進行研究；開展火星表面“地球化學”和外空生物學的研究。
有效載荷
“火星快車”上裝載的有效載荷主要有：高解析度和超解析度立體彩色成像儀（HRSC）、行星傅立葉光譜儀（PFS）、紅外礦物學探測光譜儀(OMEGA)、紫外和紅外大構成大系統的各分系統的匹配性。在集成過程中，試驗與測試二者是一體的。
主要性能參數
“火星快車”的主體結構為長方體，尺寸為1.5m×1.8m×1.4m，發射質量為1223kg，其中推進劑質量427kg，有效載荷質量116kg，獵兔犬-2著陸器質量7l kg。探測器側面安裝有高增益天線及儀器。“火星快車”探測器的軌道參數見下表。
參數 | 前440d | 440d後 |
|---|---|---|
軌道傾角/（°） | 86 | 86 |
距火星最遠點/km | 11560 | 10107 |
距火星最近點/km | 259 | 298 |
周期/h | 7.5 | 6.7 |
探測器的推進分系統採用雙組元推進劑，2個推進劑貯箱，每個容積為270L。1個400N推力主發動機，8個10N推力器。電源分系統採用對稱分布的雙太陽翼，太陽翼翼展12m，總面積為11.42m2。太陽翼在火星軌道上的總功率為650W，在日食期間採用3個22．5A·h的鋰離子電池組供電。姿控分系統繼承了“羅塞塔”彗星探測器的設計，包括2個星敏感器、6個雷射陀螺儀、2個粗太陽敏感器、加速度計和反作用輪。在離開地球不遠處，採用40cm的低增益天線進行S頻段通信。遠離地球時，採用1.6m直徑的碟型高增益天線與地球進行X頻段和S頻段通信。從地球到火星的信號傳輸時間約70min。探測器上大多數單元的溫度由儀器箱集中控制(10～20℃)。探測器的星上計算機裝有容量為12Gbit的固態大容量存儲器。
“火星快車”軌道器攜帶7種有效載荷：高解析度立體相機、可見光和紅外礦物學測繪光譜儀、火星表層及電離層探測先進雷達、行星傅立葉光譜儀、火星大氣特徵分光探測儀、空間電漿、高能原子分析儀和火星射電科學裝置。
獵兔犬-2著陸器攜帶的有效載荷包括氣體色譜儀與質譜儀、樣品處理系統、機械臂與挖掘機、望遠鏡、全景廣角相機、X射線光譜儀和環境敏感器。
