天文史上的今天：红色星球的诅咒

　　来源：星空早知道公众号

　　摘要：1999年1月3日，美国“火星极地着陆者”探测器发射升空，但整个项目最终却遭遇了彻底失败，而且，祸不单行。。。


　　雄心勃勃的   “火星勘测者98”项目，其旗下包括一台轨道器“火星气候轨道器”以及一台着陆器“   火星极地着陆者” 　　来源：NASA

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　　梦断火星

　　今天要说的，是美国火星探测史上罕见的一场灾难，而且还祸不单行。但限于日更的篇幅，我只能做梗概介绍，挖个坑，日后做深度解读。

　　美国对火星情有独钟，而且从火星探测历史上看，尽管美苏两国在60~70年代都开展了近乎疯狂的火星探测活动，但美国方面的成功率显然要比苏联高得多。

　　而随着技术的逐渐成熟，火星探测器的成功率更是得到了不断提升，从2001年以来，美国几乎每隔26个月就会向火星发射探测器，包括轨道器，着陆器和火星车，几乎都取得了成功。

　　然而，在上世纪90年代，美国的火星计划曾经遭遇接踵而至的严重挫折。今天要讲的“火星极地着陆者”（Mars Polar Lander）便是其中之一。


1999年1月3日，“火星极地着陆者”探测器由一枚德尔塔-II型火箭发射升空来源：NASA

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　　火星极地着陆者

　　“火星极地着陆者”本身属于一个雄心勃勃的“火星勘测者98”（Mars Surveyor ‘98）项目的一部分。该项目包括两个探测器，除了“火星极地着陆者”之外，还包括一个围绕火星运行的轨道器“火星气候轨道器”（Mars Climate Orbiter）。

　　其中“火星极地着陆者”将首次登陆火星南极地区，对火星极地特殊的土壤和气候环境进行观察。


“火星极地着陆者”在火星表面工作示意图来源：NASA

　　“火星极地着陆者”探测器本身还将携带两台一模一样的名为“深空-2号”（Deep Space 2）的撞击器。

　　这两台小型撞击器分别被命名为“阿蒙森”（Amundsen）和“斯科特”（Scott），以纪念最早抵达地球南极的探险勇士：英国海军军官罗伯特?斯科特（Robert Falcon Scott）以及挪威极地探险家罗纳德?阿蒙森（Roald Amundsen）。他们两人先后在1911年和1912年抵达了南极点。

　　这两台小型着陆器重量仅有2.4公斤，它们将高速撞击火星地面，钻入火星地下大约0.6米，进而检测火星的地热流等相关参数。

　　按照计划，轨道器和着陆器将分别发射，其中当地时间1999年1月3日，“火星极地着陆者”由一枚德尔塔-II型火箭发射升空。似乎一切顺利。


“火星极地着陆者”探测器携带的两枚撞击器：阿蒙森和斯科特来源：NASA

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　　探测器失踪

　　经过将近1年时间的巡航飞行，1999年12月3日，“火星极地着陆者”探测器开始接近火星。地面控制中心开始做火星着陆准备工作。

　　在国际标准时间14：39：00，与探测器连接的巡航段顺利分离，随后探测器按照计划与地面暂时失去联系，它应当在降落到火星地面之后恢复信号传递。

　　在冲入火星大气前大约6分钟，按照程序设定，探测器的发动机将启动喷射大约80秒，从而让探测器调整到合适的姿态，将能够承受数千度高温的隔热罩指向前方，以便为与火星大气的剧烈摩擦做好准备。在此之前，两台“深空2号”撞击探测器已经与母船分离，单独进行撞击着陆。


“火星极地着陆者”从地球发射，飞往火星的路径示意图 来源：NASA

　　国际标准时间20：10：00，“火星极地着陆者”开始以每秒6.9公里的速度冲入火星大气层，预计它将降落在火星南纬76度，西经195度的“南方平原”（Planum Australe）。

　　按照程序设定，探测器应当在国际标准时20：39：00恢复与地球的信号联络，此时的探测器应当已经降落到火星地面上。

　　但是此后，一片寂静。探测器再也没有发回任何信号。在经过反复尝试与探测器恢复联系的努力均宣告失败之后，美国宇航局不得不宣布“火星极地着陆者”探测器失踪。

　　事后的分析认为，“火星极地着陆者”上计算机的软件故障可能导致探测器的反冲降落发动机在着陆过程中提前关机，导致探测器从距离地面大约40米的高度上坠落而损毁。


　　“火星极地着陆者” 探测器使用降落伞和反推发动机降落程序示意图。推断认为，意外就出现在最后的30多秒时间内，之前都是顺利的 　　来源：NASA

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　　祸不单行

　　用祸不单行来形容这次探测行动真是再贴切不过了。不但“火星极地着陆者”着陆器宣告失踪，提前与探测器分离，独立着陆的两台撞击器情况如何？

　　答案是同样失踪了。两台撞击器冲入火星大气之后便杳无音信，失踪原因至今不明，猜测可能与着陆区硬度过高，或者撞击器电池故障有关。


建造测试中的“火星极地着陆者”来源：NASA

　　而作为宏伟的“火星勘测者98”计划的轨道器部分，“火星气候轨道器”比“火星极地着陆者”更早出发，它于1998年12月11日发射，但在1999年9月23日在即将进入火星轨道时失去联系。

　　事后调查显示，地面控制人员犯下了一个极为低级的错误：他竟然弄错了英制单位和公制单位，导致飞船高度过低，从而在火星大气中烧毁！

　　至此，整个“火星勘测者98”计划彻底失败，包括一台轨道器，一台着陆器，以及两台小型撞击器全部以失败告终。


正在安装在火箭顶部的“火星极地着陆者”来源：NASA

　　后续报道：

　　这次失败对美国宇航局造成了致命打击，整个机构遭受外界舆论的重大压力。尤其在此之前的1993年，美国宇航局刚刚遭受了“火星观察者”（Mars Observer）项目的失败。1996年火星探路者项目的成功曾经一度极大地提振了宇航局的士气，而1999年这次接连的重创让美国宇航局再次陷入泥潭。

　　好在科学家们并未失去信心，他们对事故原因进行了反思，对工作模式和流程再次进行了梳理和优化。

　　当新的发射窗口开启，美国宇航局再次出发，在2001年发射的“2001火星奥德赛”探测器，取得重大成功，令人震惊的是，这一轨道器到今天还在火星上工作，迄今已经快17年了！它已经成为人类历史上最长寿的火星探测器，并且每一天都在创造着新的记录！



　　已经17岁的“2001火星奥德赛”探测器，它每天都在创造着最长寿火星探测器的新纪录

　　来源：NASA