MAVEN火星探測器

MAVEN是Mars Atmosphere and Volatile Evolution（火星大氣與揮發物演化任務）的縮寫。2013年11月19日2時28分，美國“火星大氣與揮發演化”（MAVEN）探測器從佛羅里達州卡納維拉爾角空軍基地順利升空，踏上10個月的飛往火星之旅，2014年9月22日進入火星軌道，它的使命是調查火星大氣失蹤之謎，並尋找火星上早期擁有的水源及二氧化碳消失的原因。

基本介紹

• 中文名：MAVEN火星探測器
• 外文名：Mars Atmosphere and Volatile Evolution
• 發射時間：2013年11月19日
• 到達時間：2014年9月22日
• 研製機構：科羅拉多大學

研發

背景

很久以前，行星科學家曾相信，火星被一層厚厚的大氣層籠罩，它保護著其存有水的表面——這樣的環境允許生命的出現和繁衍。而如今科學家認為火星的大氣層是稀薄的，其表面是一個寒冷、貧瘠的沙漠。

預計

火星大氣與揮發物演化（MAVEN，意為專家）太空飛行器將會穿過火星大氣層的外層邊緣，使用8種儀器測量氣體並監測周圍條件。這些測量能幫助研究人員弄清在億萬年間，不間斷的太陽粒子風如何與小行星撞擊以及同火星表面的化學物質相作用，從而耗盡了大氣中的水和其他氣體。

前景

直到現在，行星科學家還在試圖回答有關於火星表面的生命問題。在衛星遠程測繪火星的地形和礦物質的同時，NASA已經在過去10年中向火星傳送了3個探測器以研究古代沉積物中水存在的線索。

加利福尼亞大學洛杉磯分校地質物理學家Chris Russell並未參與MAVEN團隊，他稱，這樣的分工遺漏了一些重要的信息來源。“我們進入了一種探索的僵化思維——我們遲早會到達火星表面，並在下一次做得更好。”Russell說，“我們需要打破這種模式，而MAVEN做到了。”MAVEN將會進入火星稀薄的上層大氣層，並直接取樣。

maven

之前的火星衛星已經飛到了火星表面上方400千米到257千米處，而MAVEN將沿一個橢圓軌道運行，最近的位置在距火星土壤150千米處，最遠將到達其大氣層的電離外層。該飛行器還將進行5次“深層接觸”，到達距火星表面125千米的高度，這使得其儀器可以蒐集從電離層一直到低層大氣邊緣的數據。

目標

1.了解從大氣逃逸至太空的揮發物於大氣演化所扮演的角色，進而了解火星大氣、氣候、液態水和行星適居性的歷史。

2.了解當今上層大氣與電離層的狀態，還有與太陽風的互動作用。

3.了解當今中性粒子與離子從大氣逃逸的狀況與相關機制。

4.測得大氣中穩定同位素的比例，以了解大氣隨時間流失的情況。

結構特點

MAVEN中的6個儀器將會探究太陽風如何侵蝕火星高層大氣的頂部——火星的大氣層不像地球大氣層那樣被磁禁止保護。這些儀器中包括一個磁強計，可以測繪火星的電磁場，科學家相信火星的電磁場在火星歷史早期很強大，但是如今只存在於火星地殼的磁化碎塊中。這些磁化碎塊保護了大氣層免受太陽風的侵襲。磁強計的測量，加上另一種儀器對太陽風的觀測，將會幫助研究人員了解大氣層中哪些位置最易受太陽風的剝離。

另一種儀器是中性氣體和離子質譜儀（NGIMS），它將會測量元素同位素比率，例如上層大氣層中的氬氣，以使研究人員掌握氣體逃逸至太空的速度。“在大氣層上層，氣體不再完全混合，而因質量差異而分離，較輕氣體的平均位置要比較重的氣體高。”NASA戈達德宇宙飛行中心的研究人員Paul Mahaffy說，“這使其更易逃離火星。”

研發意義

Mahaffy稱，測量氬-38和氬-36的比率如何隨著高度變化而變化，可以通過揭示不同質量的氣體以多快的速度穿過大氣層，從而幫助研究人員模擬其逃離過程。通過將這些模型與其所了解的太陽如何隨時間變化的信息相結合，研究人員可以推斷火星不同歷史時期其大氣層的密度和成分。

研究人員認為有3個過程導致火星大氣層變薄。“其中一個是二氧化碳脫離大氣層，並在地殼中形成碳酸鹽礦物。”Jakosky稱。他指出探測器中的儀器所做的火星表面光譜分析將提供證據證實這一觀點。“第三個過程是由太陽風驅動逃至太空。只有將所有這些過程綜合起來，我們才能明白髮生了什麼。”Jakosky說。MAVEN還會攜帶一張包含1100條俳句的DVD，這些俳句是研究團隊從2012年舉行的競賽中得到的。五個獲獎作品中的一條這樣寫道：“火星，你如此神秘，我們渴望了解你。”

探索生涯

成功發射

美國東部時間2013年11月18日13時28分（台北時間19日2時28分），美國“火星大氣與揮發演化”(MAVEN)探測器搭乘宇宙神Ⅴ型火箭，從佛羅里達州卡納維拉爾角空軍基地順利升空，踏上10個月的飛往火星之旅，2014年9月22日到達火星，預計比印度火星探測器早到達兩天。

進入軌道

2014年9月22日完成為期10個月的飛行，進入火星軌道。據美國航空航天局戈達德太空飛行中心Maven項目負責人大衛·米切爾表示，截至目前，Maven探測器及其攜帶的測量儀器均運行正常。據悉，當Maven探測器進入預期軌道之後，將用5周時間對各儀器進行校準。隨後，探測器將進入最終橢圓軌道，與火星的距離從150公里到6000公里不等，以實現對火星高空大氣層所有區域的觀測。

大事記

1962年11月1日：前蘇聯發射了“火星1號”探測器，雖然它在飛離地球一億公里時與地面失去聯繫，下落不明，但這次發射被視為人類探測火星的開端。

1964年11月28日：美國“水手4號”開始8個月的火星之旅，成為有史以來第一枚成功到達火星並發回數據的探測器。

1971年5月31日：美國“水手9號”升空，成為第一個火星軌道飛行器。它首次拍攝到火星全貌。

1996年12月4日：美國發射“火星探路者”，攜帶“旅居者”號火星車登入火星。科學家根據發回的圖片信息判定，火星曾經溫暖和潮濕。

1998年7月3日：日本發射“希望”號探測器，但最終未能成功進入火星軌道。

2001年4月7日：美國發射“奧德賽”火星探測器，標誌著美國火星探測計畫重新啟動。2002年，“奧德賽”發現火星表面和近地表層中可能有豐富的冰凍水，但這一問題存在爭議。

2003年6月10日：攜帶“勇氣”號火星車的美國“火星探測流浪者”號探測器發射升空，2004年1月3日在火星表面成功著陸。

2007年2月25日：歐洲航天局的“羅塞塔”彗星探測器靠近火星飛行，順利完成利用火星引力調整飛行速度和軌道的任務。

2007年8月4日：美國發射“鳳凰號”探測器，它在火星北極區域登入後收集了冰樣，而且還發現火星表面土壤的化學成分與海水非常類似。11月10日後“鳳凰號”與地面失去聯繫。

2011年11月8日，中國螢火一號火星探測器與俄羅斯探測器搭載俄羅斯火箭一起發射升空。11月9日，俄方宣布火箭變軌失敗，沒能飛出地球軌道。

2011年11月26日，美國宇航局成功發射了“好奇”號火星車。2012年8月6日成功在火星表面完成軟著陸。

2013年11月5日，印度向火星發射了一枚名為“曼加里安”的探測器，希望能探測到火星大氣中甲烷存在的痕跡。

2013年11月18日13時28分（台北時間19日2時28分），美國“火星大氣與揮發演化”（MAVEN）探測器從佛羅里達州卡納維拉爾角空軍基地順利升空。