火星全球勘測者

**火星全球探勘者號**，或譯為**火星全球測量者號**（**Mars Global Surveyor**, **MGS**），是美國國家航空暨太空總署的火星探測衛星，也開啟了新一輪的火星探測計畫。該探測器於 1996 年 11 月 7 日發射升空，在 2006 年 11 月 2 日因為失聯而結束任務。

## 科學儀器

火星全球探勘者號總共搭載五項科學儀器：

* 火星軌道器相機（MOC）
* 火星軌道器雷射高度計（MOLA）
* 熱輻射光譜儀（TES）
* 磁力儀與電子反射儀（MAG/ER）
* 都卜勒測量用超穩振盪器（USO/RS）
* 火星信號中繼器（Mars Relay），訊號接收器。

火星軌道器相機共有三台，一台窄角相機，可拍攝（黑白）高解析度圖像（通常為 1.5 至 12 米 / 像素）和二台紅、藍廣角相機用於拍攝背景（240 米 / 像素）及每日全球成像（每像素 7.5 公里）。火星軌道器相機在 4.8 個火星年中，即從 1997 年到 2006 年中共發回了超過 24 萬幅圖像。高解析度影像的幅寬約 1.5 或 3.1 公里，但為了顯示某些特定地區的地表特徵，大多數的圖幅寬會較小，影像長度約 3 至 10 公里。當拍攝高解析度影像時也同時拍攝較低解析度的背景影像，作為指出高解析度影像拍攝位置之用。背景影像一般長寬是 115.2 公里，解析度 240 米 / 像素。

## 火星全球測繪

火星全球探勘者號環繞火星的週期是 117.65 分鐘，軌道高度 378 公里。其軌道是接近正圓形的，且經過極點正上方附近（傾斜角度 93°）。選擇這個高度的軌道是為了以太陽同步軌道環繞火星，所以 MGS 所拍攝火星表面的影像是同一個地表區域在不同日子也會以相同的照明條件下被拍攝。在每個軌道之下，MGS 拍攝火星表面會因為火星的自轉而向西偏移 28.62°。實際上，MGS 總是在 14:00 以跟太陽一樣的速度從一個時區移動到另一個時區。在 7 個火星的太陽日和環繞火星 88 次以後，MGS 會以近似的路線重新經過之前的路線，但會向東偏移 59 公里；這確保了 MGS 可以探測整個火星表面。

在 MGS 的延伸任務中進行了研究火星表面以外的研究。MGS 常進行滾動和俯仰動作以在軌道最低點以外的地方拍攝影像。

此外，MGS 也拍攝了其他火星探測器和火星的衛星。1998 年 MGS 的 MOC 拍攝了火衛一上的一塊獨立巨石，被稱為弗伯斯巨石（Phobos monolith），影像編號 55103。

## 主要任務結果

火星全球探勘者號在主要任務期間（1996 年至 2001 年）的探測成果發表在《地球物理研究期刊》（Journal of Geophysical Research），作者是 M. Malin 和 K. Edgett。火星全球探勘者號的發現如下：

* 火星上發現了至少 10 公里厚的地層。要形成如此厚度的地層必須要有大量的物質被風化、搬運和堆積。
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* 火星北半球可能和南半球一樣有大量撞擊事件，但大部分在北半球的撞擊坑已被埋在沉積層下。
* 撞擊坑等許多地表特徵曾被覆蓋，近年重新出現。
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* 數百條因為液態水而形成的溪谷被發現，且可能是近年形成。
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* 火星表面大範圍的地層覆蓋了所有的陡峭斜坡。這些地層表面有的平坦，有的有許多坑洞。部分科學家認為可能是因為地下的冰昇華成水蒸氣後散逸。
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* 部分區域被赤鐵礦覆蓋。赤鐵礦代表了該區域可能曾經有液態水。
* 火星表面的暗色條紋是因為塵捲風而形成。塵捲風痕跡被發現經常變化，甚至一個月就改變型態。
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* 火星南極冠發現類似「瑞士乾酪」的地表特徵。表面的洞深度約數公尺。每年洞的體積持續變大，火星現在可能在暖化中。
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* 火星全球探勘者號上的熱輻射光譜儀發現整個火星表面幾乎都被火山岩覆蓋。
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* 數百個房屋大小的巨礫在某些區域被發現；這代表火星表面有物質足以互相凝聚，甚至在往下坡移動的時候。大多數巨礫發現在火山岩區域，因此這些具利可能是從熔岩流平原風化生成。
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* 數千條陡坡上的暗條紋被發現；大部分科學家相信這是因為塵土崩落造成。但有部分科學家認為可能和液態水有關係。
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## 火星探測漫遊者通訊次系統

火星全球探勘者號是火星探測漫遊者與地球聯絡的中繼通訊衛星。這個功能直到 2008 年 9 月仍然有效。

## 火星全球探勘者號與廣義相對論：蘭斯 - 蒂林效應實驗

火星全球探勘者號的資料也可以進行廣義相對論的參考系拖拽實驗。

## 發現火星表面水的存在

2006 年 12 月 6 日從美國宇航局發布的照片發現，在塞壬高地和半人馬山發現在 1999 至 2001 年間有液態水的地理特徵。

數百條可能是因為水流而形成的沖溝被認為可能是近年才形成的，這些沖溝出現在陡坡和特定緯度的區域。

有數條河道內部甚至有可以保留液態水的較小河道，這些河道中最有名的是納內迪谷和尼爾格谷。

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## 其他圖片

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## 計畫大事記

* 1996 年 11 月 7 日：發射
* 1997 年 9 月 11 日：到達火星並進入軌道
* 1999 年 4 月 1 日：主要測繪任務開始
* 2001 年 2 月 1 日：第一次延伸任務開始
* 2002 年 2 月 1 日：第二次延伸任務開始
* 2003 年 1 月 1 日：中繼任務開始
* 2004 年 3 月 30 日：拍攝精神號前 85 個火星平均太陽日經過之處輪胎的軌跡。
* 2004 年 12 月 1 日：科學與支援任務開始
* 2005 年 4 月：火星全球探勘者號是第一個在地球以外行星拍攝其他太空探測器的探測器。火星全球探勘者號拍攝了兩張 2001 火星奧德賽號的照片和一張火星快車號的照片。
* 2006 年 10 月 1 日：預定 2 年的延伸任務開始。
* 2006 年 11 月 2 日：因為太陽能板重定位發生錯誤，失去通訊。
* 2006 年 11 月 5 日：偵測到弱訊號，代表火星全球探勘者號在等待指令，不久訊號中斷。
* 2006 年 11 月 21 日：美國宇航局宣佈火星全球探勘者號任務結束
* 2006 年 12 月 6 日：美國宇航局公開火星全球探勘者號拍攝到新的山溝影像，証明液態水仍在火星存在。
* 2007 年 4 月 13 日：美國宇航局公布火星全球探勘者號失聯的報告。

## 參見

* 火星探測
* 太空探索
* 鎳氫電池
* 太陽系探測器列表

## 參考資料

* MOC Imaging Phases, Subphases, and Image Identification Numbers. [28 May 2006]. （原始內容存檔於 2006 年 6 月 21 日）.

## 外部連結

* Mars Global Surveyor
* NASA JPL Mars Link （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* NASA mission overview （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* 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 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） (Released April 13, 2007)
* 04/13/07: Mars Global Surveyor: Report Reveals Reasons for Loss.
* New Scientist article on the general relativistic test （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* 04/13/07: Nasa confirmes first speculations about the reason for the loss of the spacecraft （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* MGS Photograph