第7章 海盗号火星探测器

　　1975年8月20日21时22分00秒，美利坚合众国海盗1号成功发射。海盗1号是美利坚合众国国家航空航天局维京号计划中两艘飞往火星中的第一艘。海盗1号以泰坦三E-半人马座运载火箭载具于1975年8月20日升空，花费10个月航向火星，轨道太空船在进入火星轨道前五天开始传回火星全球照片。最后着陆器在7月20日08:51UT从轨道卫星分离，在11:56:06UT登陆成功，成为全球首个能成功登陆火星的卫星。
　　海盗1号于1975年8月20日在佛罗里达的堪培拉海角由TITAN3E-CENTAURD1型火箭发射升空。探测器于1976年6月19日进入火星的轨道，着陆装置于1976年7月20日在Chryse平原斜坡着陆成功。
　　着陆器及减速伞于世界时7月20日08:51从轨道卫星分离。当分离之时，着陆器以每秒4公里速度绕轨。分离后，着陆器的火箭点燃，着陆器开始脱离轨道。几小时后，高度300公里，着陆器开始进入火星大气。当减速伞与它的ablatableheatshield进入大气后减慢速度。此时着陆器执行entryscienceexperiments。当高度6公里秒速250米，着陆器展开直径16米的降落伞。70秒之后，抛弃减速伞，再过8秒，着陆器展开三只支撑脚。45秒钟，降落伞将速度降至秒速60米。40秒之后在高度1.5公里，减速火箭点燃直到着陆为止，秒速2.4米。登陆火箭使用18个喷嘴的设计将氢气及氦气排放至大面积区域。这样一来可以限制使地表增温不到摄氏1度而且不会有超过1公厘大小的地表物质被吹走。
　　海盗1号着陆器在命名为黄金地的地方登陆，纬度北纬22.697°西经48.222°，参考海拔-2.69公里，参考椭圆赤道半径3397.2公里，平面度0.0105(22.480°N,47.967°Wplanetographic)，时间是世界时11:53:06(火星当地时间16:13)登陆后仍有接近22公斤推进剂没用完。第一张地表的照片从着陆后25秒开始传送。地震仪无法正常展开，而且有一只样本取得机器手臂卡住，花了五天才解决。除此之外所有的实验都正常地运作。海盗1号着陆器在1982年1月被命名为ThomasMutch纪念站以纪念海盗号照像团队的主持人。
　　接着，它立即投入了事先编好程序的寻找火星微生物的工作中。当时人们仍在争论火星上是否有生物存在，海盗1号发回了难以置信的周景全彩色图。科学家由此知道，原来火星的天空并非是他们原先所想的暗蓝色，而是略带桃粉色的，原来天空是粉红色，是因为稀薄大气中的红色尘粒反射太阳光所致。着陆器在一片红色沙地上着陆，大圆石向四周延伸，使得它的照相范围最远。
　　轨道卫星主要任务于1976年11月5日结束。延长任务开始于1976年12月14日。延长任务包括在1977年2月近距离接近火卫一。1977年3月11日海盗号的远地点减少至300公里。小规模的轨道调整在整个任务期间时间一再地执行。1979年7月20日卫星的远地点载度提高至357公里。1980年8月7日，海盗号轨道卫星的高度控制气体已经快用完了，因此便将轨道从357×33943公里提升至320×56000公里以避免撞击火星，并将可能造成的污染延后至2019年之后。任务活动在1980年8月17日结束，共计环绕1485次火星轨道。
　　着陆器共运作了2245个火星日，直到1982年11月13日，一个由地面控制中心送出的错误指令造成再也无法联络。原本这个指令要上传新的电池充电软件以增强着陆器逐渐恶化的电池容量，但是不慎地盖过做为天线指向软件的资料。事后数个月尝试以推测的天线方向试图联系着陆器，但都失败。
　　1975年9月9日18时39分00秒，美利坚合众国海盗2号成功发射。海盗2号是美利坚合众国宇航局研发的海盗号火星探测器的第二个，于1975年9月9日发射，主要研究火星温度、磁场、风速、风向、X射线光谱，于1976年8月7日进入火星轨道，1976年9月3日在乌托邦平原着陆。完成同它姐妹探测器一样的任务，意外地，地震检波器的正常工作使它记录了一次火星地震。航天器拥有一个用于从轨道上拍摄火星表面、运载着陆器以及进行与地球通讯中继的人造卫星。海盗计划是火星探测史上最昂贵的计划，也是1990和2000年代前最成功，提供信息最多的火星探测计划，
　　海盗2号的轨道器主要功能是运送着陆器到火星，侦测定位以确认着陆地点，为着陆器进行通讯中继，以及进行其自身的科研项目。轨道器基于较早的水手9号航天器，其横截面为约2.5米的八边形。总重2328千克，其中1445千克为推进剂和姿态控制气体。轨道器总高度3.29米。四个太阳能电池翼沿轨道器轴对称布置，相对的太阳能电池翼展宽为9.75米。每个翼板上安装两块1.57×1.23米面积的太阳能电池板，太阳能板由34，800块太阳能电池构成，在火星可提供620瓦特功率。电能也贮存于两个30安培小时镍镉电池。主推进器为使用二元推进剂(甲基肼和四氧化二氮)的液体火箭发动机。发动机推力1323牛顿，换算为Delta-V为1480米/秒。发动机可双轴摆动9度。姿态控制由12个小压缩氮喷嘴、太阳寻获传感器、巡航太阳传感器、老人星跟踪器和由六个三轴稳定陀螺仪构成的惯性部件和两个加速规。
　　通讯系统包括一个20瓦特S波段发射机、两个20瓦特行波管放大器。为了无线电科学研究和通讯实验设置的X波段(8.4GHz)下行链路。S波段(2.1GHz)上行链路。1.5米双轴稳定抛物面天线、固定低增益天线、两个1280兆位磁带记录器和一个381MHz中继无线电装置。
　　科学仪器包括成像、大气水蒸气、红外热成像装置安装在具有温度控制的指向性扫描平台中。科学仪器总重72千克。航天器的发射机也进行无线电科学研究。
　　指令处理经由各自独立的两个同样的数据处理器，各具有容量为4096字的存储器用于存贮上行命令和已获取的数据。
　　着陆器是六面的铝质结构，每面1.09米高，0.56米长。由三条支撑脚支持。三个支撑脚构成边长2.21米的等边三角形。着陆器由两个钚-238放射性衰变电池供电。电池安装在着陆器基础结构两侧，由防风板覆盖，高28厘米直径58厘米。可提供4.4伏特，30瓦特的连续电源。四个8安时28伏特蓄电池提供峰值负荷。推进由使用单组元联氨推进剂的火箭发动机提供。发动机喷嘴共12个，排列成四组。三组喷嘴可提供32牛顿推力，产生Delta-V180米/秒。这些喷嘴也通过推力控制进行移动和旋转控制。下降与着陆由三个(安装于基座的长边，呈120度分离布置)具有18个喷嘴的单组元联氨推进剂发动机提供动力，推力于276牛顿至2667牛顿间可调。联氨推进剂经过净化，以防污染火星表面。着陆器于发射时携带86千克推进剂，盛装于2个钛质燃料箱中。
　　燃料箱安装于放射性衰变电池风挡的两端。着陆器控制经由惯性部件、四个陀螺仪、空气减速装置、雷达高度表、下降与着陆雷达和推力控制。发射后，与进入火星大气层前的着陆器被热护盾保护。热护盾用于着陆器进入大气层时进行气动减速，也用于防治地球微生物污染火星表面。出于防范微生物污染考虑，着陆器经过7天华氏250度"烘培"消毒。发射时，一个"微生物防护罩"包裹着热护盾，直到半人马上面级将轨道器/着陆器联合射出地球轨道后，抛弃这个为海盗号计划开发的行星保护方法也用于其他任务。通讯经由一个20瓦特S波段发射机和两个20瓦特行波管放大器担任，一个双轴稳定高增益抛物面天线安装在基座一侧的吊竿上，一个全向低增益S波段安装在基座上。二者均可直接与地球通讯。一个UHF波段(381MHz)天线提供由轨道器中继的单工通讯。数据存储于40兆位容量的磁带记录器中。着陆器计算机具有6000字容量的存储器用于指令存贮。
　　携带的仪器用于着陆器主要科学研究目的：生物研究、化学成分分析(有机与无机)、气象、地震学、地磁学以及地貌、火星表面和大气物理。仪器包括:两个360度圆柱扫描相机安装在基座长边附近、自中部伸展的带有收集探头的采样臂、温度传感器、磁体、气象探测器地面温度传感器、风向、风速传感器装置于一条支撑腿上。地震传感器、磁体、相机测试目标、放大镜安装在相机背侧，接近高增益天线。生物学实验设备、气像色谱分光镜和X射线荧光分光镜安装在环境控制隔间中。气压传感器安装在着陆器底部。科学仪器总重91千克。
　　海盗2号轨道飞行器于1978年7月25日由于推进系统推进剂泄漏后关闭，共持续运行1年11个月18天。
　　海盗2号着陆器于1980年4月11日由于电池失效关闭，共运行3年7个月8天。
　　海盗号任务是为了探索和寻找火星生命，但最终没有任何收获。