太空实验室火星探路者。发明和生产的历史

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甚至古代的占星家和天文学家也对这颗奇怪的、看起来不祥的红色行星着迷，它与太阳系的所有其他行星截然不同。 1877 年，当 D.V. 夏帕雷利在火星上“发现”了人造“运河”。

然而，引起科学家火星兴趣的原因却完全不同。他们认为，了解火星固体外壳和深层内部的演化规律，研究大气和水圈的组成和历史，是破译地球发展规律的关键，不仅是地球，也是迈向地球的一步。了解整个太阳系的历史。

第一个自动站于 1962 年秋天前往火星。那是苏联的“火星一号”。但她未能到达“红色”星球。从 1 年到 1965 年，美国的水手 1969、水手 4、水手 6 站传输了两百多张“红色”行星的图像。

太空实验室火星探路者
“水手 4”

通往火星表面的道路仅在 1971 年建成。但是两个设备同时做到了。首先，苏联自动站“Mars-2”将太空舱运送到火星表面，下一个苏联站“Mars-3”的下降飞行器进行了首次软着陆。与此同时，火星的天然卫星火卫一和火卫二获得了人造卫星：这两个苏联站以及抵达火星的美国水手九号宇宙飞船成为了它的第一颗人造卫星。他们第一次让人们近距离观察火星。

接下来的四个苏联自动站于 1973 年发射，改进了从轨道接收到的数据，其中之一的下降器 Marsa-6 首次从内部探测了行星的大气层。因此，下一阶段的火星探索是在苏联和美国两国的共同努力下准备的。

很快，两个美国维京号探测器降落在火星上。他们将周围区域的彩色照片传输到地球，并分析火星土壤，确定其化学成分。 Viking 1 和 Viking 2 总共向地球发送了超过五万张图像。但他们计划的主要内容是寻找生命。自动探索者试图在火星上寻找有机物。然后可以只分析覆盖在地球表面的尘埃，或多或少准确地确定其中的铁、镁、钙、铝、钾、硫和氯的含量。

尽管这些站点之间相距 6500 公里，但分析结果是一致的。得出的结论是，这种可能覆盖地球整个表面的尘埃是火星镁铁质（基本）岩石风化、破坏和研磨的产物。

为了达到更好的效果，有必要突破一层火星尘埃，确定隐藏在它下面的岩石的化学成分。为此，俄罗斯科学院空间研究所的科学家们在 R.Z. Sagdeev，俄罗斯科学院地球化学与分析化学研究所，V.L. 巴尔苏科夫和许多其他机构和组织创造了穿透器（来自英文单词“penetrate” - 穿透）。这些是特殊的非爆炸性射弹，其中有用于化学分析的装置。用于火星岩石化学分析的仪器安装在穿透器中。

它应该通过自动行星际站将穿透器运送到目标，然后将它们从一定高度下落，以便穿透数米深。但是，在将穿透器丢到火星上之前，决定用它们来研究它的卫星火卫一。然而，在 1989 年，苏联的 Phobos-1 和 Phobos-2 在太空中失踪了。 1996年，俄罗斯火星96在发射后坠毁在地球上。

与此同时，以德国马普化学研究所的E. Ryder为首的德、俄、美科学家和设计师，在当时创造了数千万公里外化学分析技术的真正奇迹。来自地球。失事的火星 96 号飞船上就是这些分析仪。结果，该分析仪安装在准备发射到火星的美国行星际自动站火星探路者上。

这次飞行开辟了以前无法获得的机会。事实上，维京探险队中的火星岩石是使用安装在金属杆臂上的仪器进行分析的。只能在字面意义上进行分析。穿透器虽然可以穿过尘埃层穿透基岩，但只能在地球的某些有限点进行分析。

美国漫游者 Sojourner 应该参加探路者探险。在长50多厘米、高30厘米的六轮机器上，安装了太阳能电池、测定火星岩石化学成分的实验室和三台电视摄像机。火星车应该绕着火星表面行驶，并根据命令停下来进行必要的测量。这意味着可以在特别选定的区域中研究大面积的岩石成分。

应该指出的是，该项目相对便宜 - 266亿美元 - 例如，与美国设备即将飞往土星的成本 - 1,48亿美元相比。

4年1997月78,6日，美国太空实验室“火星探路者”登陆火星表面。在将近七个月的飞行中，探路者号飞行了 4 万公里的外太空。 1997年130月7,4日，空间站以每秒10,1公里的速度从飞行路径直接进入地球大气层335公里。由于过热（由于火星空气的阻力），该站受到隔热罩的保护。降落伞在距离行星表面九公里的地方打开，护盾掉了下来。着陆前 100 秒，在 4 米的高度，安全气囊在着陆器周围充气 - 软着陆系统的减震器。在 21 米的高度，火药发动机点火，减缓了坠落速度，并将降落伞带离着陆器。 15 秒后，模块以每秒约 16 米的速度落到地上，然后跳了 XNUMX 米，跳了 XNUMX 次后就僵住了。空气壳被放气并被拉到设备上。实验室展开太阳能电池板，将相机提升到人类生长的高度，并发布了一个微型漫游车。

太空实验室火星探路者
火星探路者

“选择一个平原作为车站的着陆点，”伊利亚·维诺格拉多夫在《生意人报》上写道，“以希腊战神阿瑞斯的名字命名。它最有利于太阳能电池板的运行，确保车站的运行。探路者号站立即创造了多项记录，该站成为第一个在没有进入轨道的情况下降落在行星上的装置；以超音速释放降落伞；使用类似于汽车使用的气囊，但体积更大，以减少着陆冲击的影响。

探路者号成功着陆后，NASA 的节日气氛很快被空间站运行中出现的问题所破坏。缠绕在发射平台上的气囊织物阻止了运送到火星的 Sojourner 遥控机器人开始移动，该机器人配备了用于对火星土壤样本进行光谱分析的仪器。美国宇航局的专家设法扫清了道路，但后来发现机器人主调制解调器的故障导致失去远程控制设备的能力。然而，这一次美国宇航局处于领先地位，火星车被带到地球表面并开始向地球传输图像。”

火星空气的首次测试分析结果在地球上备受期待。好消息来了。 “旅居者”显示出几乎百分之一百的二氧化碳浓度，因为它实际上是在这个星球的大气中。有可能开始研究火星岩石的化学成分。

为了确定火星岩石的成分，决定使用穿透 X 射线。为此，它的创造者——德国、俄罗斯和美国科学家称为 APXS（α-质子-X 射线光谱仪）的设备。

“APX 光谱仪的核心，”Yu.A. Shukoliukov 在索罗斯教育杂志上写道，“由 V. Radchenko 领导的一组俄罗斯研究人员在乌里扬诺夫斯克附近的 Dimitrovgrad 原子反应堆研究所创建。它是由超铀人造化学元素锔，更准确地说，来自这种元素的一种同位素 - 锔 244。其中锔 244 的总量使得该来源每秒发射近 2 亿个 α 粒子，每个 α 粒子的能量约为6万电子伏特。

许多阿尔法粒子飞过正在研究的物质，很容易从原子的内部 K 或 L 壳中敲出电子。电子从其他电子壳的更高能级跳到空出的地方。能量以特征 X 射线的伽马量子形式释放。每个具有自己电子壳的化学元素都有自己的辐射光谱——一组特定的能量子。为了记录这些量子，使用了一个检测器——一个 256 通道的能量分析仪。它中的每个通道只计算某种能量的“它的”量子。不同能量的量子计数的集合就是火星岩石的X射线光谱。它不容易破译，因为它是样品中存在的不同元素的光谱叠加的结果。

为了解释，制备了不同的、先前已知的化学成分的标准，并将它们的 X 射线光谱与分析岩石的光谱进行比较。根据标样的组成，其中光谱最接近被研究样品的光谱，判断样品中元素的含量。使用特殊程序在计算机上进行计算。

X 射线分析仪记录了光谱。他只能在低于-30摄氏度的温度下做到这一点。在更高的温度下，分析仪不再能够很好地区分不同能量的量子。当然，也可以使用小型车载冰箱来冷却探测器。但最终他们采取了不同的行动。为了在火星上节省宝贵的电能，他们决定利用这个星球本身在晚上变成一个巨大的冰箱，温度高达负 80 度的事实。

流动站还携带了一个质子探测器和另一台使用卢瑟福α粒子散射的仪器。

从三个探测器接收到的信息然后被发送到一个三通道电子单元，该单元能够存储它并准备将其传输到地球。对于这个块，需要一个 7x8x6,5 厘米的容器。同时，APX 光谱仪本身的尺寸可以轻松放入茶杯中。整个实验室仅重 570 克。

因此，从一个点移动到另一个点，“旅居者”使用 APX 光谱仪一次又一次地分析了位于车轮下的遥远行星的红棕色尘埃。在彼此远离的六个地点进行了测量。但到处化学成分几乎是一样的。

但研究人员却大吃一惊。 6 年 1997 月 XNUMX 日，Sojourner 将其灵敏的电子鼻（一种可旋转安装的化学成分仪器）插入一块相当大的岩石中。令火星探险者惊讶的是，这块被称为 Barnacle Bill 的岩石的化学成分与之前所有火星研究的预期完全不同。

科学史上第一次，对火星基岩的分析产生了惊人的结果——火星上不仅有基性岩。据信，探路者登陆区域的岩石碎片可能是由曾经穿过地球的河流的水流带到那里的，这些河流来自位于南部的一座小山，可能代表古代火星地壳。其上大量陨石坑证明了它的古老。

在探路者探险中获得的新数据推翻了之前关于火星的想法。事实证明，这颗“红色”星球的地壳在化学上与地壳相似。火星上可能正在发生一些过程，在许多方面类似于地球上的地质现象。火星陨石的化学和岩石学特征与这样的想法相当吻合。

作者：Musskiy S.A.

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