維京號是美國國家航空航天局的一個專案，包括兩個無人空間探測任務：維京 1 號和維京 2 號。每個航天器擁有一個用於從軌道上拍攝火星表面、運載著陸器以及進行與地球通訊中繼的人造衛星。維京計劃是火星探測史上最昂貴的計劃，也是 1990 和 2000 年代前最成功，提供資訊最多的火星探測計劃。 維京計劃是 1970 年代繼旅行者深空探測器的成功後，NASA 又一雄心勃勃的火星勘測計劃。維京一號於 1975 年 8 月 20 日發射，海盜二號於 1975 年 9 月 9 日發射。二者均使用泰坦 IIIE 運載火箭和半人馬上面級發射。每艘航天器包括軌道器和著陸器。軌道器發回的影像用於著陸點的選擇。著陸器與軌道器分離，進入火星大氣在選定的著陸點軟著陸。著陸器部署後，軌道器在軌道上繼續成像和其他科學任務。包含推進劑的軌道器 著陸器聯合重 3527 千克，分離並著陸後，著陸器重 600 千克，軌道器重 900 千克。 中文名稱的翻譯 中國天文學名詞委員會將 Viking 翻譯為「海 盜號」英漢天文學名詞，上海科教出版社，2000，但根據美國太空總署為這個計劃命名的檔案，計劃的名稱在 1968 年 11 月由美國太空總署行星計劃辦公室沃爾特雅各布斯基提議，寓意這個計劃好像北歐維 京人，有航海探索冒險的精神 Origins of NASA Names NASA SP4402 Page 94。原文：Viking was a suitable name in that it reflected the spirit of nautical exploration in the same manner as Mariner，而非帶有歧視性的「海 盜」名稱。雖然 Viking 這個字也可以譯為北歐海 盜，但也指維 京人。維 京人是北歐斯堪的那維亞半島的人，有工匠、商人、管理者、探險家和航海家。 航天器設計 軌道器 軌道器的主要功能是運送著陸器到火星，偵測定位以確認著陸地點，為著陸器進行通訊中繼，以及進行其自身的科研專案。軌道器基於較早的水手 9 號 航天器，其橫截面為約 25 米的八邊形。總重 2328 千克，其中 1445 千克為推進劑和姿態控制氣體。軌道器總高度 329 米。 四個太陽能電池翼沿軌道器軸對稱佈置，相對的太陽能電池翼展寬為 975 米。每個翼板上安裝兩塊 157 123 米麵積的太陽能電池板，太陽能板由 34，800 塊太陽能電池構成，在火星可提供 620 瓦特功率。電能也貯存於兩個 30 安培小時鎳鎘電池。 主推進器為使用二元推進劑（甲基肼和四氧化二氮）的液體火箭發動機。發動機推力 1323 牛頓，換算為 DeltaV 為 1480 米 秒。發動機可雙軸擺動 9 度。 姿態控制由 12 個小壓縮氮噴嘴、太陽尋獲感測器、巡航太陽感測器、老人星跟蹤器和由六個三軸穩定陀螺儀構成的慣性部件和兩個加速規。 通訊系統包括一個 20 瓦特 S 波段（23GHz）發射機、兩個 20 瓦特行波管放大器。為了無線電科學研究和通訊實驗設定的 X 波段（84GHz）下行鏈路。S 波段（21GHz）上行鏈路。15 米雙軸穩定拋物面天線、固定低增益天線、兩個 1280 兆位磁帶記錄器和一個 381MHz 中繼無線電裝置。 科學儀器包括成像、大氣水蒸氣、紅外熱成像裝置安裝在具有溫度控制的指向性掃描平臺中。科學儀器總重 72 千克。航天器的發射機也進行無線電科學研究。 指令處理經由各自獨立的兩個同樣的資料處理器，各具有容量為 4096 字的儲存器用於存貯上行命令和已獲取的資料。 著陸器 著陸器是六面的鋁質結構，每面 109 米高，056 米長。由三條支撐腳支援。三個支撐腳構成邊長 221 米的等邊三角形。 著陸器由兩個鈽 238 放射性衰變電池供電。電池安裝在著陸器基礎結構兩側，由防風板覆蓋，高 28 釐米，直徑 58 釐米。可提供 44 伏特，30 瓦特的連續電源。四個 8 安時 28 伏特蓄電池提供峰值負荷。 推進由使用單組元聯氨推進劑的火箭發動機提供。發動機噴嘴共 12 個，排列成四組。三組噴嘴可提供 32 牛頓推力，產生 DeltaV180 米 秒。這些噴嘴也透過推力控制進行移動和旋轉控制。下降與著陸由三個（安裝於基座的長邊，呈 120 度分離佈置）具有 18 個噴嘴的單組元聯氨推進劑發動機提供動力，推力於 276 牛頓至 2667 牛頓間可調。聯氨推進劑經過淨化，以防汙染火星表面。著陸器於發射時攜帶 86 千克推進劑，盛裝於 2 個鈦質燃料箱中。燃料箱安裝於放射性衰變電池風擋的兩端。 著陸器控制經由慣性部件、四個陀螺儀、空氣減速裝置、雷達高度表、下降與著陸雷達和推力控制。 發射後與進入火星大氣層前，著陸器被熱護盾保護。熱護盾用於著陸器進入大氣層時進行氣動減速，也用於防治地球微生物汙染火星表面。出於防範微生物汙染考慮，著陸器經過 7 天華氏 250 度 烘培 消毒。發射時，一個 微生物防護罩 包裹著熱護盾，直到半人馬上面級將軌道器 著陸器聯合射出地球軌道後拋棄。這個為海盜號計劃開發的行星保護方法也用於其他任務。 通訊經由一個 20 瓦特 S 波段發射機和兩個 20 瓦特行波管放大器。一個雙軸穩定高增益拋物面天線安裝在基座一側的吊竿上。一個全向低增益 S 波段安裝在基座上。二者均可直接與地球通訊。一個 UHF 波段（381MHz）天線提供由軌道器中繼的單工通訊。資料儲存於 40 兆位容量的磁帶記錄器中。著陸器計算機具有 6000 字容量的儲存器用於指令存貯。 攜帶的儀器用於著陸器主要科學研究目的：生物研究、化學成分分析（有機與無機）、氣象、地震學、地磁學以及地貌、火星表面和大氣物理。 儀器包括：兩個 360 度圓柱掃描相機安裝在基座長邊附近、自中部伸展的帶有收集探頭的取樣臂、溫度感測器、磁體、氣象探測器。地面溫度感測器、風向、風速感測器裝置於一條支撐腿上。地震感測器、磁體、相機測試目標、放大鏡安裝在相機背側，接近高增益天線。生物學實驗裝置、氣像色譜分光鏡和 X 射線熒光分光鏡安裝在環境控制隔間中。氣壓感測器安裝在著陸器底部。科學儀器總重 91 千克。 海盜專案共耗資 10 億美元。 任務結束 海盜航天器最終逐一失效： 航天器 抵達日期 失效日期 持續運作時間 失效原因 海盜 1 號軌道器 1976 年 6 月 19 日 1980 年 8 月 7 日 4 年 1 月 19 天 姿態控制推進劑耗盡後關閉 海盜 1 號著陸器 1976 年 7 月 20 日 1982 年 11 月 11 日 6 年 3 月 12 天 錯誤的地面控制資訊清除了天線位置資料導致失去聯絡 海盜 2 號軌道器 1976 年 8 月 7 日 1978 年 7 月 25 日 1 年 11 月 18 天 推進系統推進劑洩漏後關閉 海盜 2 號著陸器 1976 年 9 月 3 日 1980 年 4 月 11 日 3 年 7 月 8 天 電池失效後關閉 海盜號計劃結束於 1983 年 5 月 21 日 生物學實驗結論 海盜著陸器攜帶有生物學實驗裝置用以探測火星土壤中的生命，如果它們存在並能被檢測出來的話。生物學實驗包括氣相色譜 質譜儀、氣體交換、顯蹤釋出與熱解釋放。實驗由史丹福大學的 Kevin Burrowes 博士設計。最初的結論是肯定的，達到了 NASA 的某些生命檢測指標。但隨後的分析中，大多數科學家相信此結果由非生物化學反應導致。此原因仍在爭議當中。 氣相色譜 質譜儀並未發現大量的有機物，碳含量甚至比阿波羅計劃帶回的無生命的月壤還低。不過，美國宇航局的鳳凰號著陸器在 2008 年檢測到高氯酸鹽，它可以分解有機化合物。這可能致使其呈現假陰性，這致使科學家認為火星地表不太可能存在生命。 氣體交換實驗將檢測在注入水或營養素後火星土壤排放出的氣體 1976 年 11 月初，據報道，在海盜 2 號上，氣體交換實驗產生了與海盜 1 號類似的結果。再次顯示出，當營養液與土壤接觸時，氧氣就會消失，而二氧化碳濃度就開始出現並持續不斷變高。 考慮到前兩種實驗的陰性測試結果，顯蹤釋出實驗在第一次注入營養液後，土壤立即釋放出穩定的放射性氣體。這相當令人驚訝。該實驗分別由兩架海盜號探測器完成，海盜 1 號使用暴露在陽光下的地表樣本，第二架探測器則採集的岩石下樣本，最初的兩次注入都呈陽性反應。隨後，加熱兩份土壤樣本作滅菌對照測試。在攝氏 160 度下加熱 3 小時後的樣本，注入營養物時不釋放放射性氣體；在攝氏 50 度下加熱 3 小時的樣本，注入營養物後釋放的放射性氣體明顯減少。隨後，對攝氏 10 度下儲存了數月的樣品進行測試，顯示釋放的放射性氣體也顯著減少。這可能代表火星土壤中存在某種類似於地球上的微生物的生命。然而，在第二次、第三次加入營養素後，空氣中的放射性並未持續增加。根據噴氣推進實驗室的艾伯特嚴（ 的說法，在極端寒冷和乾燥的條件下，紫外線（記住：火星缺乏臭氧層，因此火星表面沐浴在紫外線的照射下）會導致二氧化碳與土壤發生反應，產生各種氧化物，包括高活性的超氧化物（含氧離子的鹽）。當它們與有機小分子混合時，超氧化物很容易將它們氧化成二氧化碳，這可能就是顯蹤釋出結果的原因。 在熱解釋放中，研究人員使用光、水和含有一定量的一氧化碳（CO）和二氧化碳（CO2）的含碳大氣氣體來模擬火星的環境。並用碳 14 14C 來標記其中可能的有機物。如果存在光合生物，在將加熱實驗後的火星土壤至 1400C 後，將檢測到放射性氣體。作為對照組，一些火星土壤將直接加熱，檢測其中的放射性氣體。維京 1 號熱解釋放實驗的初步評估結果是 分析結果顯示，有機物少但顯著形成，並且滅菌對照沒有顯示有機物的證據，表明 這些發現可以歸因於生物活動。然而，由於在加熱至 90C 時，有機物仍在釋放，注入水蒸氣後有機物釋放卻被抑制與氣相色譜 質譜儀結果為陰性，當時的科學家認為火星土壤中不太可能有光和生物。然而，隨著氣相色譜 質譜儀結果越來越受到質疑，熱解釋放實驗結果再次被認為可能與生物活動一致，關於熱解釋放實驗中明顯的少量有機物合成的解釋仍然無法完全被解釋清楚 。 參見 火星 海盜號著陸器生物探測實驗 火星探測 太空探測 哥白尼隕擊坑 參考文獻 外部連結 NASA 探索紅色星球 NASA 海盜軌道器所見的火星 NASA 海盜專案主頁 分類：航天計劃 分類：火星探測器 Category 美國國家航空航天局專案