火星全球探勘者号

<image>

火星全球探勘者号，或译为火星全球测量者号（Mars Global Surveyor, MGS），是美国国家航空暨太空总署的火星探测卫星，也开启了新一轮的火星探测计划。该探测器于1996年11月7日发射升空，在2006年11月2日因为失联而结束任务。

## 科学仪器

<image>

火星全球探勘者号总共搭载五项科学仪器：

- 火星轨道器相机（MOC）
- 火星轨道器激光高度计（MOLA）
- 热辐射光谱仪（TES）
- 磁力仪与电子反射仪（MAG/ER）
- 多普勒测量用超稳振荡器（USO/RS）
- 火星信号中继器（Mars Relay），讯号接收器。

火星轨道器相机共有三台，一台窄角相机，可拍摄（黑白）高分辨率图像（通常为1.5至12米/像素）和二台红、蓝广角相机用于拍摄背景（240米/像素）及每日全球成像（每像素7.5公里）。火星轨道器相机在4.8个火星年中，即从1997年到2006年中共发回了超过24万幅图像。高分辨率影像的幅宽约1.5或3.1公里，但为了显示某些特定地区的地表特征，大多数的图幅宽会较小，影像长度约3至10公里。当拍摄高分辨率影像时也同时拍摄较低分辨率的背景影像，作为指出高分辨率影像拍摄位置之用。背景影像一般长宽是115.2公里，分辨率 240 米/像素。

## 火星全球测绘

<image>

<image>

火星全球探勘者号环绕火星的周期是117.65分钟，轨道高度378公里。其轨道是接近正圆形的，且经过极点正上方附近（倾斜角度93°）。选择这个高度的轨道是为了以太阳同步轨道环绕火星，所以MGS所拍摄火星表面的影像是同一个地表区域在不同日子也会以相同的照明条件下被拍摄。在每个轨道之下，MGS拍摄火星表面会因为火星的自转而向西偏移28.62°。实际上，MGS总是在14:00以跟太阳一样的速度从一个时区移动到另一个时区。在7个火星的太阳日和环绕火星88次以后，MGS会以近似的路线重新经过之前的路线，但会向东偏移59公里；这确保了MGS可以探测整个火星表面。

在MGS的延伸任务中进行了研究火星表面以外的研究。MGS常进行滚动和俯仰动作以在轨道最低点以外的地方拍摄影像。

<image>

此外，MGS也拍摄了其他火星探测器和火星的卫星。1998年MGS的MOC拍摄了火卫一上的一块独立巨石，被称为弗伯斯巨石（Phobos monolith），影像编号55103。

## 主要任务结果

火星全球探勘者号在主要任务期间（1996年至2001年）的探测成果发表在《地球物理研究期刊》（Journal of Geophysical Research），作者是 M. Malin 和 K. Edgett。火星全球探勘者号的发现如下：

- 火星上发现了至少10公里厚的地层。要形成如此厚度的地层必须要有大量的物质被风化、搬运和堆积。

<image>

- 火星全球探勘者号拍摄阿拉伯区的一个古老撞击坑。坑内地层沉积物可能来自火山、风或者是在水下沉积。左侧另一撞击坑是底座形撞击坑。

<image>

- 火星全球探勘者号拍摄的斯基亚帕雷利撞击坑内的地层，位于示巴湾区。

<image>

- 纪念碑谷的地层。目前仍在进行地质作用中，其中一部分是在水下沉积。火星上发现了类似的地层，因此火星上的地层可能与水流相关。

<image>

- 火星全球探勘者号拍摄埃俄利斯区的孤峰和地层。
- 火星北半球可能和南半球一样有大量撞击事件，但大部分在北半球的撞击坑已被埋在沉积层下。
- 撞击坑等许多地表特征曾被覆盖，近年重新出现。

<image>

- 火星全球探勘者号拍摄到挪亚区的一座撞击坑曾被覆盖，近年因为侵蚀作用而露出。

<image>

- 曾经被覆盖的熔岩流露出地表。

<image>

- 伊斯墨诺斯湖区一座曾被覆盖，因为侵蚀作用露出的撞击坑。

<image>

- 火星北半球表面看起来较平坦，但有许多撞击坑被覆盖。刻布壬尼亚区有一群撞击坑部分露出。
- 数百条因为液态水而形成的溪谷被发现，且可能是近年形成。

<image>

- 位于牛顿撞击坑附近的坑洞北侧环型山的溪谷群(南纬41.3047°，东经192.89°)。影像位于法厄同区。

<image>

- 在艾瑞达尼亚区内开普勒撞击坑以北某坑洞内的溪谷。该地形特征也许是古代冰川的遗迹。右侧其中一个形状类似舌头。

<image>

- 凯撒撞击坑壁内的溪谷。一般来说溪谷地形特征经常只在撞击坑一侧被发现。位于挪亚区

<image>

- 戈耳贡混沌地形内溪谷的全彩影像。影像位于法厄同区。
- 火星表面大范围的地层覆盖了所有的陡峭斜坡。这些地层表面有的平坦，有的有许多坑洞。部分科学家认为可能是因为地下的冰升华成水蒸气后散逸。

<image>

- 法厄同区表面近照。表面坑洞可能是因为地下的冰转变成水蒸气后散逸而造成。

<image>

- 厚层地层覆盖了大部分的区域。注意在峭壁表面缺乏巨石。地层边缘的露头在影像中黑圈内。位于伊斯墨诺斯湖区。

<image>

- 火星全球探勘者号拍摄的地层物质影像。

<image>

- 伊斯墨诺斯湖区的峭壁，平坦的地层覆盖其表面。
- 部分区域被赤铁矿覆盖。赤铁矿代表了该区域可能曾经有液态水。
- 火星表面的暗色条纹是因为尘卷风而形成。尘卷风痕迹被发现经常变化，甚至一个月就改变型态。

<image>

- 火星全球探勘者号拍摄的艾瑞达尼亚区的大和小规模尘卷风痕迹，因为一场大规模尘卷风造成

<image>

- 火星全球探勘者号拍摄的艾瑞达尼亚区的开普勒撞击坑的尘卷风痕迹。

<image>

- 火星全球探勘者号拍摄的尘卷风。

<image>

- 刻布壬尼亚区活动中的尘卷风在影像右方出现影子。
- 火星南极冠发现类似“瑞士干酪”的地表特征。表面的洞深度约数米。每年洞的体积持续变大，火星现在可能在暖化中。

<image>

- 1999年至2001年火星南极的变化，注意这两年中瑞士乳酪形状的洞穴如何变化。

<image>

- 瑞士干酪特征。影像中最大的桌山地形高度约4米。

<image>

- 瑞士干酪特征的地层；分成高亮度的上层与低亮度的下层

<image>

- 瑞士干酪特征近照。多边形特征可能是因为浅槽而造成。
- 火星全球探勘者号上的热辐射光谱仪发现整个火星表面几乎都被火山岩覆盖。

<image>

- 什洛尼尔斯小火山，火星上的众多火山之一。

<image>

- 塔尔西斯区的熔岩流。

<image>

- 奥林帕斯山山脚的年轻和年老熔岩流平原。平坦平面的较年轻。较老的熔岩流平原有渠道和在边缘有类似河堤的地形，这类地形特征在火星许多熔岩流平原常见。

<image>

- 凤凰湖区的小火山。影像宽度约1.9英里。
- 数百个房屋大小的巨砾在某些区域被发现；这代表火星表面有物质足以互相凝聚，甚至在往下坡移动的时候。大多数巨砾发现在火山岩区域，因此这些具利可能是从熔岩流平原风化生成。

<image>

- 房屋大小的巨砾在影像中的区域散布。

<image>

- 这些巨砾位于艾斯克雷尔斯山附近。火星上的火山可能是这些巨砾的由来：硬巨砾由玄武岩组成，足以抵抗火星现在环境中的侵蚀作用。
- 数千条被发现；大部分科学家相信这是因为尘土崩落造成。但有部分科学家认为可能和液态水有关系。

<image>

- 火星全球探勘者号拍摄到许多条文在观测的这几年中变化

<image>

- 狄阿克里亚区的暗坡条纹。

## 火星探测漫游者通讯次系统

火星全球探勘者号是火星探测漫游者与地球联络的中继通讯卫星。这个功能直到2008年9月仍然有效。

## 火星全球探勘者号与广义相对论：兰斯-蒂林效应实验

火星全球探勘者号的资料也可以进行广义相对论的参考系拖拽实验。

## 发现火星表面水的存在

2006年12月6日从美国宇航局发布的照片发现，在塞壬高地和半人马山发现在1999至2001年间有液态水的地理特征。

数百条可能是因为水流而形成的冲沟被认为可能是近年才形成的，这些冲沟出现在陡坡和特定纬度的区域。

有数条河道内部甚至有可以保留液态水的较小河道，这些河道中最有名的是纳内迪谷和尼尔格谷。

<image>

- 纳内迪峡谷底部的内部较小河道，被认为可以长期保留液态水。

## 其他图片

<image>

- 2000年10月16日释出的影像。

<image>

- 火星全球探勘者号拍摄的影像。

<image>

- 火星全球探勘者号拍摄的影像。

<image>

- 1999年8月10日拍摄的影像。

<image>

- 1999年8月10日拍摄的影像。

<image>

- 火星全球探勘者号拍摄的精神号登陆地点和行走足迹。

<image>

- 火星全球探勘者号拍摄的火星快车号。

<image>

- 火星全球探勘者号拍摄的2001火星奥德赛号。

<image>

- 位于牛顿撞击坑附近的坑洞北侧环型山的冲沟群(南纬41.3047°，东经192.89°)。影像位于法厄同区。

<image>

- 阿拉伯区的一座古老撞击坑。该撞击坑内地层可能来自火山、风或水作用而沉积。左侧另一撞击坑为底座形撞击坑。

<image>

- 科普剌塔斯区一峡谷峭壁的地层。

<image>

- 希腊平原内的带状或太妃糖状地层。形成原因至今未明。

<image>

- 埃律西昂区的熔岩流地形，在埃律西昂区有许多熔岩流形成。在影像中的熔岩流流向右上方。

<image>

- 影像中撞击坑在撞击后喷发出较明亮的较低地层物质，形成明亮的放射状喷发物。位于门农尼亚区。

<image>

- 火星全球探勘者号拍摄到机会号的登陆地点和鹰撞击坑。

<image>

- 埃俄利斯区的倒转河道。一般相信这是河道在许多物质沉积和凝聚以后造成河床高度上升而形成。

<image>

- 影像内可能是一处形成在湖中的三角洲。许多地质学家对此感兴趣；生命的证据可能会在此处找到。

<image>

- 位在赤道上，塔尔西斯区的帕弗尼斯山。

## 计划大事记

- 1996年11月7日：发射
- 1997年9月11日：到达火星并进入轨道
- 1999年4月1日：主要测绘任务开始
- 2001年2月1日：第一次延伸任务开始
- 2002年2月1日：第二次延伸任务开始
- 2003年1月1日：中继任务开始
- 2004年3月30日：拍摄精神号前85个火星平均太阳日经过之处轮胎的轨迹。
- 2004年12月1日：科学与支援任务开始
- 2005年4月：火星全球探勘者号是第一个在地球以外行星拍摄其他太空探测器的探测器。火星全球探勘者号拍摄了两张2001火星奥德赛号的照片和一张火星快车号的照片。
- 2006年10月1日：预定2年的延伸任务开始。
- 2006年11月2日：因为太阳能板重定位发生错误，失去通讯。
- 2006年11月5日：侦测到弱讯号，代表火星全球探勘者号在等待指令，不久讯号中断。
- 2006年11月21日：美国宇航局宣布火星全球探勘者号任务结束
- 2006年12月6日：美国宇航局公开火星全球探勘者号拍摄到新的山沟影像，证明液态水仍在火星存在。
- 2007年4月13日：美国宇航局公布火星全球探勘者号失联的报告。

## 外部链接

- Mars Global Surveyor
- NASA JPL Mars Link
- NASA mission overview
- Mars Global Surveyor Mission Profile by NASA's Solar System Exploration
- Global Surveyor Mission plan
- Malin Space Science Systems (complete image gallery)
- Preliminary Report: MGS Loss of Contact (Released April 13, 2007)
- 04/13/07: Mars Global Surveyor: Report Reveals Reasons for Loss.
- New Scientist article on the general relativistic test
- 04/13/07: Nasa confirmes first speculations about the reason for the loss of the spacecraft
- MGS Photograph

## 基本资料

- 所属组织：美国国家航空暨太空总署
- 任务类型：环绕
- 入轨时间：1997年9月11日
- 发射时间：1996年11月7日
- 发射手段：德尔它-2运载火箭
- 任务时长：1996年11月7日－2006年11月5日
- 官方网站：火星全球探勘者号
- 质量：1030.5千克
- 离心率：0.7126
- 倾角：93°
- 周期：11.64小时
- 远拱点：17836 千米
- 近拱点：171.4 千米