好奇號

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好奇號火星探測車
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地球上的好奇號火星探測車
所屬組織NASA
主製造商
任務型別火星探測車
發射時間2011年11月26日 15:02:00.211 UTC (10:02 EST)[1][2]
發射手段擎天神五號541型 (AV-028)
發射地點卡納維爾角空軍基地 LC-41[3]
任務時長23地球月
現已降落228日
COSPAR ID2011-070A
官方網站火星科學實驗室
質量900 kg (2,000lb)[4]
功耗放射性同位素熱電機（RTG）
火星表面著陸
著陸日期
2012年8月5日, 05:17 UTC SCET[5]
MSD 49269 05:50 AMT
著陸地點蓋爾撞擊坑的伊奧利亞沼（布萊德柏利降落地）[6]，4°35′31″S 137°26′25″E
好奇號（英語：Curiosity），一輛美國國家航空暨太空總署火星科學實驗室轄下的火星探測車，最要用於探索火星的蓋爾撞擊坑。
好奇號在2011年11月26日北美東部標準時間10:02於卡納維爾角空軍基地進入火星科學實驗室太空飛行器，並成功在2012年8月6日協調世界時05:17於伊奧利亞沼著陸[5]。好奇號經過56,300萬公里的旅程,著陸時離預定著陸點布萊德柏利降落地[6]只相差2.4公里[7]。
好奇號的任務包括：探測火星氣候及地質，探測蓋爾撞擊坑內的環境是否曾經能夠支援生命，探測火星上的水，及研究日後人類探索的可行性[8][9]。

目錄

命名

由兒童和青少年命名火星車是NASA的慣例。2008年11月18日，一項面向全美五歲至十八歲學生的為火星車命名的比賽開始。2009年03月23日至29日，普通公眾有機會為九個進入決定的名字進行投票，為火星車的最終命名作為參考。2009年05月27日，NASA宣佈六年級的華裔女生馬天琪(Clara Ma)的「好奇」最終贏得了勝利。

任務

好奇號首張照片
好奇號的大小是精神號和機會號的兩倍，重量是其五倍。它將會採集火星土壤樣本和岩芯，然後對它們可能可以支援現在或過去微生物存在的有機化合物和環境條件進行分析。

裝置

主控電腦

採用2台（其中一台為備用）IBM特製型號的電腦，可以承受-55和70度氣溫變化以及1000戈雷的輻射水平。[10]

硬體

軟體

在軟體方面，NASA採用VxWorks操作系統。VxWorks由Wind River Systems（已被Intel收購）開發，是在大量嵌入式系統中採用的實時操作系統。之前的火星探測器（航海家、精神號、機遇號）、火星偵察軌道器和SpaceX Dragon太空飛船都採用VxWorks。

能源系統

好奇號採用多任務放射性同位素熱電機（MMRTG）。利用鈽-238在自然衰變的過程中釋放出來的熱，再轉換成電力來發電。在任務初期可以可靠地在任何狀況下提供約125瓦的輸出，這個數字會隨著燃料的衰變而逐年降低，但14年後應該還有100瓦。

科學儀器

火星科學實驗室構造圖
好奇號帶上火星的設備是迄今為止送往火星的最為專業和先進的儀器。

主照相機（MastCam）

馬林空間科學系統公司為火星科學實驗室提供主照相機。照相機將具有彩色照片拍攝功能，同時可以拍攝高清晰度視訊。
  • 主相機四台(CCD感應器) ，解析度為1600X1200
  • 使用貝爾RGB濾鏡提供真彩色成像功能
  • 使用多濾鏡組提供科學多譜成像功能
  • 使用兩個獨立鏡頭提供立體成像功能
  • 提供高清晰度視訊壓縮功能 (720P)
裝在立著的桅桿上的有兩個，一個中焦段定焦、一個望遠定焦。(承包商原本開發好了變焦鏡頭，但因為測試時間不足，沒有安裝上去。) 第三個裝在延伸出去的手臂上，是一個用來近距離拍攝石頭用的微距鏡相機；而第四個則是裝在 Curiosity 的肚子底下，負責在降落過程中持續拍攝下方的地形， 在整個過程中最多可以拍到 4000 張相片，作為之後在火星上漫遊時的參考。

基本參數（設計標的）：
  • 解析度：150微米/像素（距離2公尺），10公分/像素（距離1公里）
  • 波長：400奈米—1000奈米
  • 視場：6度—60度
  • 點距：7.4微米
  • 壓縮：硬體MPEG-2視訊壓縮（I影格：2位元/像素，P影格：0.67位元/像素）
  • 相機記憶體：256 MB SDRAM，8 GB 快閃記憶體緩衝區
  • 質量：1.86公斤（最佳估計值）
  • 尺寸：8x9.5x12公分（每個鏡頭）
  • 功率：13瓦特（工作，每個鏡頭），5瓦特（閒置，每個鏡頭）
主照相機以10影格/秒的速度採集壓縮MPEG-2視訊流，不需要探測器主電腦協助，視訊大小為相機內部緩衝區大小決定。

化學相機（ChemCam）

用高能鐳射在遠達七公尺外氣化分析目標，透過分析過程中發出的強光，來測定目標物的成分。

導航相機（Navcams）

好奇號在桅桿上裝有兩對導航用的黑白3D相機,每個有45度的視野。主要用於輔助地面控制人員規劃好奇號的行動路線。

避險相機（Hazcams）

好奇號在四個角落的較低位置各裝有一對避開障礙用的黑白3D相機,每個約有１２０度的視野。它們主要用來防止好奇號意外撞上障礙物，並在軟體的幫助下，讓好奇號能夠在一定程度上自主決定行走路線。

動態中子返照率設備（DAN）

實際上早先在地球上是用於石油勘探的，它發射出中子，然後通過觀察中子與氫原子核相互作用後發生的能量變化來確定氫的存在。將用於在尋找水份子的研究。

阿爾法粒子X射線分光儀（APXS）

能夠在10分鐘的快速檢測中，探測到岩石中含量低至1.5%的成分。如果給足夠長的時間，它就能夠探測到含量在0.0001%的物質成分。它對於硫、氯、溴等與鹽的生成密切相關的物質敏感度特別高，可看出是否曾經與水發生過作用。

化學和礦物學分析儀（CheMin）

火星樣本分析設備（SAM）

依靠好奇號的機械臂取樣賴分析土壤或岩石樣本。

機械手臂

好奇號的機械手臂備有鑽頭，可鑽入岩石內部採集樣本，並在機身內進行化驗，將分析結果及時回傳地球上的NASA。

通訊速度

好奇號與地球的直接數據帶寬大約8Kbit/s左右，但與火星探測器2001火星奧德賽號的最理想傳輸帶寬則能達到2Mbit/s[11]，而2001火星奧德賽號與地球的帶寬為256Kbit/s。
當探測器從漫遊車上空飛過時，每次能通訊八分鐘，最多能傳輸250Mbit的數據，而這250Mbit數據需要花20小時才能傳輸到地球。

特別裝置

1美分硬幣

火星手持透鏡成像儀用來校準的標靶，內中的圓形物體就是1美分硬幣。（三維影像）
這是一枚印有美國前總統林肯頭像的1美分古董硬幣，一個多世紀以前它誕生於美國造幣廠，也是目前仍在流通的、使用時間最長的美國硬幣。1909年，時任總統羅斯福下令製造這種硬幣，以慶祝林肯誕辰100周年。[12]
雖然幣值只有1美分，但如果以這枚硬幣在耗資25億美元的「好奇號」探索火星之旅中起到的作用來估量的話，它的價值高達7000美元。這枚硬幣是「好奇號」火星手持透鏡成像儀（Mars Hand Lens Imager, MAHLI）的一個重要零件。火星手持透鏡成像儀位於「好奇號」機械臂末端，功能相當於一個超級放大鏡，可以拍攝火星表面岩石、土壤的詳細影像。
地理學家拍照時經常使用硬幣作為校準器來確保照片比例精準。雖然「好奇號」火星探測車上裝有其他更為複雜精緻的校準器，但是美國國家航空暨太空總署（NASA）還是決定把這枚由火星手持透鏡成像儀工程師肯恩·埃迪特捐贈的硬幣帶上火星，以示對傳統科學的尊重。

輪胎花紋

好奇號火星漫遊車以莫爾斯電碼形式在火星上留下了噴氣推進實驗室的標誌[13]。好奇號在測試行駛中留下輪胎標記，以作為估計行駛距離的參考點。
NASA稱，在火星表面缺乏明顯地標的情況下，漫遊車的視覺測距系統可利用這些標記測量距離。輪胎花紋不是普通的直線，而是點綴了對應莫爾斯電碼中的點和破折號，每個輪子印有三個字元 • – – – / • – – • / • – • •，翻譯成英語是JPL，即負責漫遊車的噴氣推進實驗室名字縮寫。

參考資料

  1. ^ Curiosity: NASA's Next Mars Rover. NASA. 2012年8月6日 [2012年8月6日].
  2. ^ Beutel, Allard. NASA's Mars Science Laboratory Launch Rescheduled for Nov. 26. NASA. 2011年11月19日 [2011年11月21日].
  3. ^ Martin, Paul K.. NASA'S MANAGEMENT OF THE MARS SCIENCE LABORATORY PROJECT (IG-11-019). NASA Office of Inspector General. 2011年6月8日 [2012年8月6日].
  4. ^ Rover Fast Facts
  5. ^ 5.0 5.1 MSL Sol 3 Update. NASA Television. August 8, 2012 [2012年8月9日].
  6. ^ 6.0 6.1 Brown, Dwayne; Cole, Steve; Webster, Guy; Agle, D.C.. NASA Mars Rover Begins Driving at Bradbury Landing. NASA. 2012年8月22日 [2012年8月22日] （英文）.
  7. ^ Impressive' Curiosity landing only 1.5 miles off, NASA says. CNN [2012年8月10日] （英文）.
  8. ^ Overview. JPL [2012年８月１６日] （英文）.
  9. ^ Mars Science Laboratory: Mission Science Goals. JPL. NASA. 2012年8月 [2012-08-21] （英文）.
  10. ^ Curiosity: 17 cameras, plutonium, and an 11-year-old computer. The Verge. 2012-08-07 (en-us).
  11. ^ Andre Makovsky, Jim Taylor. Mars Science Laboratory Telecommunications System Design. Jet Propulsion Laboratory （英文）.
  12. ^ 天天新聞. 1美分硬币帮助“好奇号”探火星. 天天新聞. 2012-09-12 (（簡體中文）).
  13. ^ 好奇号在火星上留下莫尔斯电码. cnbeta (（簡體中文）).