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好奇號

美國火星探測器

好奇號（英語：Curiosity）是一輛美國太空總署火星科學實驗室轄下的火星探測車，主要任務是探索火星的蓋爾撞擊坑[6]，為美國太空總署火星科學實驗室計劃的一部份。

好奇號
Curiosity
好奇號在火星夏普山山腳下的自拍，攝於2015年10月（用於拍攝照片的機械手臂已被編修而隱藏）
任務類型火星探測車
運營方NASA
網站https://mars.nasa.gov/msl/home/
任務時長計畫23地球月
自降落已4486日，即12年3個月又11天，持續中
航天器屬性
航天器類型火星車
製造方波音、洛克希德·馬丁、噴射推進實驗室
乾質量900 公斤
尺寸長 2.9 公尺, 寬 2.7 公尺,
高 2.2 公尺
任務開始
發射日期2011年11月26日 (2011-11-26)
15:02:00.211 UTC (10:02 EST)[1][2]
運載火箭擎天神五號541型 (AV-028)
發射場卡納維拉爾角空軍基地 LC-41[3]
火星探測車
著陸日期2012年8月5日, 05:17 UTC SCET（英語：Spacecraft Event Time）[4]
MSD 49269 05:50 AMT
著陸點蓋爾撞擊坑埃俄利斯沼（布雷德伯里着陸場）[5]，4°35′31″S 137°26′25″E / 4.59194°S 137.44028°E / -4.59194; 137.44028

好奇號在2011年11月26日協調世界時下午15時02分於卡納維拉爾角空軍基地進入火星科學實驗室太空船，並成功在2012年8月6日協調世界時05時17分於蓋爾隕石坑內的伊奧利亞沼著陸[4]。好奇號經過56,300萬公里的旅程，著陸時離預定著陸點布雷德伯里着陸場[5]只相差2.4公里[7]，這標誌著它完成了經過5.6億公里（3.5億英里）的旅程。

好奇號的任務目標包括研究火星氣候和火星地質特徵，評估蓋爾隕石坑內選擇的地點是否曾經具備適合微生物生存的環境條件（特別是水的作用），並為人類日後探索火星的行星適居性做準備。[8][9]2012年12月，好奇號原本執行2年的探測任務被無限期延長[10]，2017年8月5日，NASA慶祝了好奇號在火星上著陸五週年。2022年8月6日，媒體報導了好奇號在過去十年中取得的詳細成就。

NASA/JPL火星科學實驗室的好奇號專案團隊因「成功將好奇號安全著陸在火星、提升國家技術和工程能力，並顯著改善人類對古代火星可居住環境的理解」而獲得了2012年國家航空協會（英語：National_Aeronautic_Association）頒發的科利爾獎。好奇號的探測車設計成為NASA毅力號火星探測器的基礎，該任務攜帶了不同的科學儀器。

命名

由兒童和青少年命名火星車是NASA的慣例。2008年11月18日，一項面向全美五歲至十八歲學生的為火星車命名的比賽開始。2009年3月23日至29日，普通公眾有機會為九個進入決定的名字進行投票，為火星車的最終命名作為參考。2009年5月27日，NASA宣佈六年級的女生馬天琪（Clara Ma）的「好奇」最終贏得了勝利[11]。

成果

2013年9月19日，根據從好奇號得到的進一步測量數據，NASA科學家報告，並沒有偵測到大氣甲烷（atmospheric methan）存在跡象，測量值為0.18±0.67 ppbv，對應於1.3 ppbv上限（95%置信限），因此總結甲烷微生物活性概率很低，可能火星不存在生命。但是，很多微生物不會排出任何甲烷，仍舊可能在火星發現這些不會排出任何甲烷的微生物。[12][13][14]

2015年9月26日，美國航空航天局科學家報告，火星探測車好奇號發現火星土壤含有豐富水分，大約為1.5至 3重量百分比，顯示火星有足夠的水資源供給未來移民使用。[15][16][17][18]

裝置

主控電腦

採用2台（其中一台為備用）IBM特製型號的電腦，可以承受-55和70度氣溫變化以及1000戈瑞的輻射水平。[19]

科學儀器

 
火星科學實驗室構造圖

化學與礦物分析儀（CheMin）

火星着陸相機(MARDI)

 
火星着陸相機

火星着陸相機固定在「好奇號」車體的左前下角，在降落到火星表面過程中，着陸相機在距地面約3.7公里(2.3英里)到近5米(16英尺)的空中開始，以每秒四幀，每次曝光1.3毫秒的速度拍攝了約兩分鐘1600×1200像素的彩色圖像[20][21]。火星着陸相機的像素比例變化範圍從2公里(1.2英里)處的1.5米(4.1英尺11英寸)到2米(6英尺7英寸)處的1.5毫米(0.059英寸)，並擁有90度的圓形視場。着陸相機配備了8G內部緩存，能存儲4000多幅原始圖像。它拍攝的圖像可繪製周邊地形和着陸位置的地圖[20]。朱諾相機是依據火星着陸相機專為「朱諾號」探測器研製[22]。

機械手臂

主條目：機械手臂
 
2013年2月2日，在火星黃刀灣約翰·克萊因岩石上進行首次鑽探測試[23]。

好奇號火星車配備了一條2.1米（6英尺11英寸）長的機械手臂，末端帶一座能容納五件設備的十字型轉台，可在350°範圍內旋轉來轉動所持的五件設備[24][25]。該機械臂利用三個關節向前伸展，並在行駛時收起，總質量30千克（66磅），直徑（包括安裝在上面的工具）約為60厘米（24英寸）[26]。它由MDA美國系統公司在之前的火星探測器2001着陸器、鳳凰號着陸器和勇氣號、機遇號兩輛火星漫遊車的機械臂基礎上設計、製造和測試的。

五台設備中有兩台是現場或接觸式儀器，稱為阿爾法粒子X射線光譜儀（APXS）和火星手部透鏡成像儀（馬赫利相機），其餘三件與樣品採集和處理功能有關：衝擊鑽、刷把、挖斗、篩分和分配粉末狀岩石和土壤樣品[24][26]。鑽孔後岩石中的鑽孔直徑為1.6厘米（0.63英寸），深度可達5厘米（2.0英寸）[25][27]。

鑽機上配備了兩隻備用鑽頭[28]。火星車的機械臂和轉台系統可將阿爾法粒子X射線光譜儀和火星手部透鏡成像儀放置在各自的目標前， 並鑽入岩石內採集粉末樣品，然後交由車內的火星樣本分析設備（SAM）和化學與礦物分析儀進行化驗，並將結果實時發回美國宇航局[25]。

自2015年初以來，鑽機中幫助鑿岩的衝擊機構出現間歇性短路。2016年12月1日，鑽機內的電機又發生故障，導致漫遊車無法移動機械臂並行駛到其他位置。故障隔離了鑽機飼服制動器，懷疑是內部碎屑所導致。截至2016年12月9日，行駛和機械臂操作被恢復，但鑽機仍無限期暫停。好奇號團隊在2017年繼續對鑽機機構進行診斷和測試，並於2018年5月22日成功恢復鑽探作業。

通訊速度

好奇號與地球的直接數據頻寬大約8Kbit/s左右，但與火星上的3個軌道器的最理想傳輸頻寬則能達到2兆節/秒[29]，而2001火星奧德賽號與地球的最大頻寬為256Kbit/s，火星偵查軌道器與地球的最大頻寬為6Mbit/s，但大部分的時間都不會達到此速度。

當火星偵查軌道器或火星特快車從漫遊車上空飛過時，每次能通訊八分鐘，最多能傳輸100~250Mbit的數據，而這100~250Mbit數據需要等待下一次與地球通訊才能傳輸到地球，若火星奧德賽號與漫遊車和地球同時通訊時，火星奧德賽號可以將漫遊車的緩衝資料立刻傳送。

特別裝置

1美分硬幣

 
火星手持透鏡成像儀用來校準的標靶，內中的圓形物體就是1美分硬幣。（三維影像（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館））

這是一枚印有美國前總統林肯頭像的1美分古董硬幣，一個多世紀以前它誕生於美國造幣廠，也是目前仍在流通的、使用時間最長的美國硬幣。1909年，時任總統羅斯福下令製造這種硬幣，以慶祝林肯誕辰100周年。[30]

雖然幣值只有1美分，但如果以這枚硬幣在耗資25億美元的「好奇號」探索火星之旅中起到的作用來估量的話，它的價值高達7000美元。這枚硬幣是「好奇號」火星手持透鏡成像儀（Mars Hand Lens Imager, MAHLI）的一個重要零件。火星手持透鏡成像儀位於「好奇號」機械臂末端，功能相當於一個超級放大鏡，可以拍攝火星表面岩石、土壤的詳細圖像。

地理學家拍照時經常使用硬幣作為校準器來確保照片比例精準。雖然「好奇號」火星探測器上裝有其他更為複雜精緻的校準器，但是美國國家航空航天局（NASA）還是決定把這枚由火星手持透鏡成像儀工程師肯恩·埃迪特捐贈的硬幣帶上火星，以示對傳統科學的尊重。

輪胎花紋

好奇號火星漫遊車以莫爾斯電碼形式在火星上留下了噴氣推進實驗室的標誌[31]。好奇號在測試行駛中留下輪胎標記，以作為估計行駛距離的參考點。

NASA稱，在火星表面缺乏明顯地標的情況下，漫遊車的視覺測距系統可利用這些標記測量距離。輪胎花紋不是普通的直線，而是點綴了對應莫爾斯電碼中的點和破折號，每個輪子印有三個字符• – – – / • – – • / • – • •，翻譯成英語是JPL，即負責漫遊車的噴氣推進實驗室（Jet Propulsion Laboratory）名字縮寫。

著陸

著陸地點

 
HiRISE(MRO)觀測到的好奇號和周邊地區，左為北 (2012年8月14日)

畫廊

影片錄像
  • 好奇號的降落。
好奇號探測車
  •  
    Mast head with ChemCam, MastCam-34, MastCam-100, and NavCam
  •  
    Rover wheels are 50 cm（20英寸） in diameter
好奇號拍攝的圖片
空中照片
火星存在水的證據 （火星水文）[33][34][35]
 
Peace Vallis and related alluvial fannear Curiosity's landing ellipse and landing site (noted by +).
 
"Hottah" rock outcrop on Mars - an ancient streambed viewed by Curiosity (September 14, 2012) (close-up) (3-D version).
 
"Link" rock outcrop on Mars - compared with a terrestrial fluvial conglomerate – suggesting water "vigorously" flowing in a stream.
Curiosity on the way to Glenelg (September 26, 2012).
寬幅圖片
 
Curiosity's first 360 degrees color panorama image (August 8, 2012).[32][36]
 
Curiosity's view, from about 200米（660英尺） away, of the Glenelg area - an important science destination (September 19, 2012).
 
Curiosity at "Grandma's House" which is at Yellowknife Bay - true color. (December 24, 2012).
 
Mosaic of MastCam pictures taken by the MSL/Curiosity rover on Mars at sunset with real colors (enhanced).

其他

火星探測車嵌入式計算機系統比較
探測車(任務、組織、年份) 芯片 內存 閃存 只讀內存 操作系統 自主軟件可用芯片時間
旅居者號探測車 (1997年美國宇航局火星探路者號)[37] [38][39][40] 2 兆赫[41]Intel 80C85 512 KB 176 KB 無 自定義循環執行 不適用於循環執行
探路者號着陸器 (1997年美國宇航局)[37]
(旅居者號探測車的平台) 		20 兆赫 MFC 128 MB 無 6 MB VxWorks[42] （多任務處理） 低於75%
勇氣號和機遇號 (火星探測漫遊者，2004年美國宇航局)[37] 20 兆赫 BAE RAD6000 128 MB 256 MB 3 MB VxWorks（多任務處理） 低於75%
好奇號 (火星科學實驗室，2011年美國宇航局)[37][43][44] 200 兆赫 BAE RAD750 256 MB 2 GB 25 KB VxWorks（多任務處理） 低於75%
毅力號 (火星2020，2020年美國宇航局)[45] 200 兆赫 BAE RAD750 256 MB 2 GB 256 KB VxWorks（多任務處理）[46] ?
 阿克戎槽溝阿西達里亞平原亞拔山亞馬遜平原阿拉伯高地阿卡迪亞平原阿爾及爾平原克律塞平原塞東尼亞區代達利亞高原埃律西昂山埃律西昂平原蓋爾撞擊坑希臘平原赫斯珀利亞高原霍頓撞擊坑伊卡里亞高原伊希地平原耶澤羅撞擊坑羅蒙諾索夫撞擊坑李奧撞擊坑米蘭科維奇撞擊坑涅瑞達山脈尼羅瑟提斯桌山群諾亞高地奧林帕斯山南極高原普羅敦尼勒斯桌山群太陽高原敘利亞高原坦塔羅斯槽溝群滕比高地塞壬高地塔爾西斯山群烏托邦平原水手號谷北方大平原
 該火星地形圖為可互動圖片，標註了火星表面各着陸器與火星車的位置，圖片不同位置可查看相應信息，點擊將跳轉至相應條目。海拔以不同顏色呈現：白色和棕色表示最高海拔（+12至+8公里）；其次是粉色和紅色（+8至+3公里）；黃色為0公里；綠色和藍色為較低海拔（低至-8公里）。軸線為經緯度；極地地區有標註。
  活躍探測車   不活躍   活躍着陸器   不活躍  未來

參看

參考資料

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  3. ^ Martin, Paul K. NASA'S MANAGEMENT OF THE MARS SCIENCE LABORATORY PROJECT (IG-11-019) (PDF). NASA Office of Inspector General. 2011年6月8日 [2012年8月6日]. （原始內容存檔 (PDF)於2011年12月3日）. 
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外部連結

 
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