火星大气

火星距离地球较近，是人类有望率先登陆的地外行星，因此一直是国际行星探测的重点目标，是除月球外人类探索最多的地外天体。火星大气数据测量能够建立和完善火星大气模型，而所有的火星航空器，例如气球、直升机、扑翼机和固定翼飞机等，必须参考火星大气测量数据进行开发和研制，才能确保其工作性能。这对未来开展火星探测研究、载人登陆和开发火星资源具有重要的意义。“天问一号着巡合影”　　1.火星大气数据测量是火星探测的首要任务　　在太阳系中，火星环境与地球最为相似，可能保存着太阳系生命起源和行星演化中，灾难性变化的最好记录，对研究地球起源与演化具有非常重要的比较意义，是探寻地外生命、探索生命起源与演化等重大科学问题最有价值的目标之一。火星距离地球较近，也是人类有望率先登陆的地外行星，因此一直是国际行星探测的重点目标，是除月球外人类探索最多的地外天体。　　火星大气数据测量是火星探测的首要任务，对了解探测器来流参数、大气环境和探索火星尘暴具有重要的意义。这种测量可以获取火星大气静压、密度和风速等参数，建立和完善火星大气模型，为下一步火星表面常规航空飞行器，如气球、直升机、扑翼机和固定翼飞机等开展探测提供技术支撑。　　这是因为，所有的火星航空器必须参考火星大气测量数据进行开发和研制才能确保其工作性能。因此，火星大气数据测量对未来探测火星、载人登陆和资源开发具有重要的意义。　　“天问一号”是我国首次探测火星的飞行任务，在国际上首次通过一次飞行任务实现火星“环绕、着陆、巡视”的三步跨越，是我国航天事业发展又一具有里程碑意义的进展。　　此次“天问一号”任务实现了中国火星探测零的突破，也是国内首次搭载火星进入大气数据测量系统（MEADS），获取了一手火星探测大气科学数据。这使国内行星科学大气探测研究取得显著进步，成功开启了中国行星大气探测的新征程。“天问一号”任务的实施，构建了中国独立自主的行星大气探测基础工程体系。　　目前，利用“天问一号”火星探测器搭载的大气数据测量系统，我国已成功获取了沿探测器飞行弹道海拔60千米以下的大气静压、密度、风速、总压、马赫数、攻角和侧滑角等珍贵数据，完善和修正了现有的火星大气数据模型，成为继美国之后，世界第二个近距离测量火星大气的国家。　　2.火星大气受环境影响非常多变　　我国此次“天问一号”的火星进入大气数据系统，其测量结果与欧洲航天局提供的火星大气模型偏差较大，特别是在20千米高度以下，静压偏差达到120Pa，相对误差接近100%。　　这种情况此前也曾出现过——美国“机智”号火星直升机，多次出现由于静压降低，在地面无法正常起飞的现象。可以推断，火星大气静压受到环境影响变化很大。这是对火星大气探测的新进展。　　此前，世界其他国家也多次开展了火星探测，在火星大气探测方面，也取得了很多进展。科学家们已经发现，火星大气非常稀薄，密度只有地球的1%左右，表面大气压500Pa~700Pa。　　火星大气的主要成分为二氧化碳和氮气等，而且经常有沙尘暴。火星大气层与地球大气层都有氮气、二氧化碳存在，这是火星与地球最大的相似之处。火星表面温度白天最高可达28℃，夜晚降低到-132℃，平均-57℃。虽然二氧化碳含量是地球的几倍，但因缺乏水汽，所以温室效应只有10℃，比地球的33℃低得多。火星大气的这些特征决定了深空探测器在火星进入阶段必须要经历比地球大气更稀薄、声速更低的大气环境，大气介质在飞行器高超声速进入中更易电离，电离后的高温气体将使探测器温度升高。　　二氧化碳是火星大气的主要成分。冬天时，火星的极区进入永夜，低温使大气中多达25%的二氧化碳在极冠沉淀成干冰，到了夏季则再度升华至火星大气中。这个过程使得极区周围的气压与大气组成在一年之中变化很大。　　和太阳系其他星球相比，火星大气有着较高比例的氩气。不像二氧化碳会沉淀，氩气的总含量是固定的，但因为大气中二氧化碳的浓度会在冬夏季发生变化，氩气在不同地点的相对含量也会随季节而改变。根据近期的卫星资料，南极区在秋季时氩气含量提高，到了春季则会降低。　　火星大气变化很大。当夏季二氧化碳升华回大气时，留下微量的水汽。季节性、时速接近400公里的风吹过极区，带着大量的沙尘与水汽，其中水汽造就了霜与大片卷云。2008年，美国国家航空航天局“凤凰”号发现火星地下冰——当地大气中的水分在晚上时会消失，同时土壤的水分则会增加。　　火星大气中含有十亿分之一级的微量甲烷，这由美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心的团队于2003年首次发现。甲烷的存在十分吸引人，它是不稳定的气体，必有某种来源。据估计，火星每年产生约270吨的甲烷，但由小行星带来的只占0.8%。虽然地质活动也可提供，但火星近期缺乏火山活动，甲烷来自热液活动、热点等的可能性较低。微生物（如甲烷古菌）也可能是其来源之一，但尚未证实。火星甲烷的分布不是全球性的，这表示它在充分分布均匀之前就已被破坏，不过这也指出它是被不时释放至大气中的。目前火星探测计划希望寻找可能的伴随气体，借以推测其甲烷的来源。因为，在地球海洋中，生物产的甲烷常伴随着乙烯，而火山作用产生的甲烷则伴随着二氧化硫。　　2005年，有研究发现橄榄石与水、二氧化碳于高温高压下蛇纹岩化后可产生甲烷，过程与生物无关。在地表下几公里深即可满足反应的温压条件，且要维持目前甲烷浓度几十亿年，所需的橄榄石量并不多，增加了甲烷无机来源的可能。不过，如果要证实，就得发现此反应的另一产物蛇纹岩。　　欧洲航天局发现甲烷的分布不均匀，但却和水汽的分布相当一致。在上层大气这两种气体分布均匀，但在地表却集中在三处：阿拉伯地、埃律西昂平原和阿卡迪亚平原。有科学家认为这种一致性增加了生物来源的可能。如果要证明甲烷的分布与生物有关，探测船或登陆艇需要携带质谱仪，分析火星上碳12与碳14的比例（即放射性碳定年法），便可辨别出是生物还是非生物源。　　2013年，根据“好奇”号得到的进一步测量数据，美国国家航空航天局科学家报告，并没有侦测到大气甲烷存在迹象，测量值为0.18±0.67ppbv，对应于1.3ppbv上限（95%置信限），因此总结甲烷微生物活性概率很低，可能火星不存在生命。但是，很多微生物不会排出任何甲烷，仍旧可能在火星发现这些不会排出任何甲烷的微生物。　　3.火星航天器都携带大气探测传感器　　火星是太阳系中与地球最相似的行星，是最有可能存在生命和实现人类移民的星球。早在人类开始利用地基望远镜观测深空的时候，对火星的观测就开始了。随着航天科技的发展，人类开始使用航天探测卫星对火星进行详细探测，使系统性火星研究得以开展。　　2012年，美国国家航空航天局的火星科学实验室进入舱成功进入火星大气层，并在火星表面盖尔环形山位置安全着陆，实现了人类首次对火星大气数据的近距离测量研究，其上就携带了嵌入式大气数据传感系统，即火星进入大气数据系统。　　目前，火星研究使用的卫星探测数据主要来自美国和欧洲航天局的火星轨道探测器。火星大气和气候的研究是火星航天探测的主要目标之一，迄今发射的每一个火星航天探测器都携带有大气探测传感器用来研究火星大气的状态，分析火星气候乃至研究火星大气远古时候的状态，进而分析火星大气和气候长期演变的原因。　　由于火星大气非常稀薄，密度只有地球的百分之一左右，其大气的主要成分为二氧化碳和氮气等，而且经常有沙尘暴。这种恶劣的气候条件，对大气数据测量系统的软件和硬件设计产生很大影响。由于探测器在进入火星大气层的飞行弹道马赫数高达30，而到达近地面时马赫数接近2。飞行速域宽，出现马赫数无关性和化学非平衡反应效应等物理现象对火星大气数据测量算法建模造成很大困难。　　在此次“天问一号”的火星大气测量任务中，我们的科研团队针对火星探测器进入飞行弹道的高马赫数、化学非平衡效应和低动压等特点，提出了大气数据测量方法，并利用自主研发的航天计算流体力学软件平台（CACFD）的化学非平衡模型/完全气体模型计算，获得火星探测器宽速域飞行流场的表面压力点数据，建立了基于神经网络的火星进入大气数据系统（MEADS）算法模型。　　4.大气逸散和水汽变化是未来研究重点　　火星大气初期探测阶段主要目的是了解火星大气和气候的属性信息，确定火星大气是否适合生命的存在。二十世纪九十年代后多个火星探测器相继升空，获取了连续的火星航天观测数据，这一阶段火星大气探测的主要目的除了初期的目的之外，理解火星大气和气候的分布和变化规律，研究其演变历程也是主要目的。两个阶段中水汽都作为主要探测目标之一。　　火星就像一个低温、干燥的荒漠式地球，具有明显的季节变化和年际重复性，但南北半球具有不对称性。火星数十亿年前曾经拥有大气层和液态水，曾经适合生命繁衍。但如今的火星却是一个冰冷的不毛之地，曾经浓厚的大气层现在却变得十分稀薄。科学家推测，火星可能经历过重大变化。　　火星大气现状研究能为了解火星发展历程提供基础信息，这对解答火星上是否有生命存在和人类能否移民火星等问题非常重要。此外，研究火星大气和气候的演变过程可以更好地理解地球大气与气候变化，有助于预见地球气候变化带来的灾难性影响。　　火星的大气层从几十亿年前就已经开始流失，逐渐从一个湿润、温暖的宜居星球变成了寒冷干燥的沙漠。迄今为止，科学家们已经知道了火星磁层，但还没弄清磁层如何影响着火星大气层，以及太阳风到底输送了多少能量从而导致大气逸散，这也是未来开展研究的重要方向。　　大气温度是对大气状态的最基本的描述，也是热红外波谱反演大气参数和隔离行星地表热发射的起点。火星大气中常年悬浮着气溶胶，以沙尘和冷凝物两种形式出现，气溶胶会影响大气热结构和影响大气成分的时空分布，水汽含量在火星大气中虽然很少，但水汽是变化最显著的大气成分，水汽循环是火星气候研究的关键因素。　　因此火星大气研究最初多集中在大气温度、气溶胶和水汽的空间分布和时空变化以及三者之间存在的相互影响关系上。随着火星航天探测数据的增多，针对火星大气中的痕量气体(甲烷、水汽和臭氧等)成分的含量与分布研究开始增加。水汽是火星上变化最大的痕量气体，它的分布尤其是垂直分布，通过光化学反应和它产生的云的辐射效应影响其他大气过程。因而火星大气中的水汽是火星大气研究中最惹人注目的存在，而且水汽本身是变化剧烈的微量气体，对于火星气候循环有重要作用，也是火星上是否存在生命的佐证。　　尽管对火星水汽的观测已经进行了数十年，但对于火星水汽循环机制仍然知之甚少，来源具体在哪儿、空间分布的形成原因、水汽与气溶胶的耦合等也需要科学家们开展更多研究。　　（刘周、李国良、刘晓文、杨云军、周伟江为共同作者，作者单位为：中国航天空气动力技术研究院）

p style=" text-align: center " img title=" 1.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/34f2739b-c55e-4c2d-853e-b894046f1fa4.jpg" / /p p style=" text-align: center " 图片来自网络 /p p 　　据美国国家科学家基金会网站消息，杨百翰大学(BYU)研究人员日前在《美国质谱学会杂志》上发表论文称，他们研制出一种小型化的便携式质谱检测工具，其功能十分“强悍”，包括未来可装在火星探测器上，帮助科学家实时分析火星大气成分。 /p p 　　过去数年来，质谱仪提供了一种快速、高灵敏度的分析和检测化合物的方法，但是它们的庞大尺寸，一直是限制其现场检测潜力的最大障碍。 /p p 　　经过12年探索，杨百翰大学化学教授丹尼尔· 奥斯汀与电气工程教授亚伦· 霍金斯等，共同开发出具有强大功能的迷你型质谱仪。奥斯汀解释说，过去也开发出过较小的质谱仪，但通常敏感程度很低，而此次他们开发出来的小型质谱仪，功能范围并没有比同类产品缩小，因此具有一系列潜在的应用。 /p p 　　小型化学质谱仪可用于发现化学武器，最大限度地减少特定地区士兵的危险 在国土安全领域，该质谱仪可以帮助检测机场或其他地方的爆炸物 对于法医调查员而言，便携式质谱仪可以进行一系列现场检测，包括确定白色粉末是否为非法违禁药品等。 /p p 　　研究合作者、杨百翰大学化学博士田园说，质谱仪通常大而且昂贵，需要专业技术人员操作，但是小型质谱仪通过缩减尺寸、重量和成本，克服了一些传统问题，同时为复合分析提供了更快、更简便的方法。 /p p 　　奥斯汀补充说，便携式质谱仪可以帮助进行很多之前无法完成的工作，很多新的科学分析完全可以现场完成，而不需要将样品送到遥远的实验室检测并等待结果。 /p p 　　据了解，该项目由美国国家科学基金会、国家航空航天局和国防部资助。目前，研究团队正进一步开发其各种可能的商业应用。 /p p & nbsp /p

记者近日从宁夏环境监测中心站获悉，中心站正在组织有关方面专家和专业技术人员编制《煤基活性炭行业大气污染物排放标准》。目前，各项工作已全面展开，并完成了区内活性炭生产企业碳化、活化工序、废气实地部分监测项目测试工作。 　　全国目前活性炭企业已发展到400余家，制定活性炭行业大气污染物排放标准，对节能降耗，减少污染物排放量，推动产业结构调整，促进技术进步，优化经济增长具有重要意义。 　　据介绍，课题组将通过活性炭工业排放污染物种类、排放方式、浓度限值、排放速率等项目的调查、调研，参考环境保护部有关固定污染源废气监测技术规范、采样方法规范、采样器技术规范等36个技术规范，通过实地监测、试验、验证，对活性炭　行业大气污染物排放制定详细标准。 　　宁夏回族自治区环保厅十分重视标准的制定工作，专门召开启动会议进行安排部署。自治区环保厅副厅长强小媛要求，狠抓工作落实，深入开展课题研究，圆满完成国家课题研制任务。

目前，国内煤基活性炭行业无大气污染物排放标准，其特征污染物既无具体项目也无指标 活性炭行业污染未得到有效控制，环境污染严重。随着活性炭行业的日益发展，这种危害将越来越重，迫切需要制定行业的污染物排放标准。今年以来，宁夏自治区环保厅积极争取环保部的大力支持，申报了《煤基活性炭行业大气污染物排放标准》课题，并于2009年7月22日与环保部科技标准司签订了《环境保护项目任务合同书》。《煤基活性炭行业大气污染物排放标准》制定在国内尚属首次，也是宁夏第一次承担国家标准的制定任务。制定活性炭行业大气污染物排放标准，不仅关系环境保护问题，也关系到行业可持续发展的问题，对保护环境，节能降耗，节约资源，减少污染排放量，推动产业结构调整，促进技术进步，优化经济增长方式等都有非常重要的意义。 　　日前，宁夏自治区环保厅在平罗县举行了《煤基活性炭行业大气污染物排放标准》制定项目课题启动仪式。宁夏环保厅强小媛副厅长出席启动仪式并讲话，对《标准》的制定提出要求：一是要充分认识《标准》制定工作的重要意义。《煤基活性炭行业大气污染物排放标准》制定工作在国内尚属首次，也是宁夏环保部门首次承担全国性的标准制定任务，充分表明了环保部对宁夏环保工作的信任和支持。因此，一定要抓住机遇提升宁夏环保在全国的影响力，并以此为契机锻炼培养队伍，探索和积累承担全国性重大课题研究的经验和做法，努力提高科研水平和实战能力。二是以求真务实的作风，科学严谨的态度切实做好标准的制定工作。要以科学发展观为指导，以实现经济、社会可持续发展为目标，以国家环境保护相关法律、法规、规章、政策和规划为依据，严格按照《国家环境保护标准制定工作管理办法》的规定制定本《标准》。三是要加强领导，精心组织，周密部署，通力合作，全面完成课题任务。整个工作自始至终要在宁夏环保厅标准制定领导小组的统一领导下进行。各课题承担单位、合作单位、协作单位，要通力合作，严格按照工作方案所规定的时间、方法、步骤及进度要求，组织强有力的科研人员，圆满完成标准制定工作。

近日，中国“天问一号”、美国“毅力号”以及阿联酋“希望号”火星探测器飞抵火星轨道。中国“天问一号”携13台科学仪器踏入环火轨道2月10日，“天问一号”火星探测器顺利实施近火制动，完成火星捕获，正式踏入环火轨道。据了解，天问一号共携带了13个高科技科学仪器，火星磁力仪，火星矿物学光谱仪，火星离子和中性粒子分析仪，火星高能粒子分析仪，火星轨道地下探测雷达，地形摄像机，火星探测器地下探测雷达，火星表面成分检测器，火星气象监测器，火星磁场检测器，光谱摄像机，还有两个先进摄像头。其中，轨道器配备了7个科学仪器，火星巡视车配备了6个科学仪器。火星表明成分探测仪结合了被动短波红外光谱探测和主动激光诱导击穿光谱探测技术，可以探测火星表面物质反射太阳光的辐射信息，同时其可主动对几米内的目标发射激光产生等离子体，测量原子发射光谱可准确获取物质元素的成分和含量。火星矿物光谱分析仪搭载在火星环绕器上。在环绕器对火星开展科学遥感探测期间，该仪器可在近火段800km以下轨道，通过推帚式成像、多元实时动态融合的总体技术，获取火星表面的地貌图像与相应位置的光谱信息，为探测火星表面元素与矿物成分等提供科学数据。小型化、高集成化是深空探测载荷发展的主要趋势。火星离子与中性粒子分析仪采用从传感器到电子学进行最大限度共用的设计思路,在一台仪器中实现对离子和能量中性原子进行能量、方向和成分的探测,大大降低了仪器对卫星平台的资源需求。仪器采取静电分析进行离子的方向和能量测量、采取飞行时间方法进行离子成分的测量。中性原子采用电离板电离成带电离子,后端的能量测量和成分测量与离子相同。鉴定件样机已经完成了初步的测试定标,结果表明其满足设计要求。 阿联酋“希望号”携3组设备抵达火星当地时间2月9日，阿联酋“希望号”火星探测器抵达火星，对火星大气开展科学研究。这是阿联酋首枚火星探测器，由阿联酋和美国合作研制。“希望”号探测器历经半年时间，飞行近5亿公里，阿联酋由此成为第五个到达火星的国家。“希望”号于2020年7月20日从日本鹿儿岛县种子岛宇宙中心发射升空。“希望”号主要任务是研究火星气候和大气的日常和季节变化。由于阿联酋政府明确要求该国项目团队不能直接从别国购买探测器，阿联酋的工程师深度参与了合作研发。“希望”号高约2.9米，其太阳能电池板完全展开时宽约8米，重1.5吨，携带3组研究火星大气层和监测气候变化的设备。“希望”号的主要任务是拍摄火星大气层图片，研究火星大气的日常和季节变化。与人类今年计划发射的另外两个火星探测器不同，“希望”号不会在火星着陆，而是在距火星表面2万至4万公里的轨道上环绕火星运行。“希望”号绕火星运行一周需要大约55小时，它将持续围绕火星运行至少两年。美国“毅力号”漫游者火星车将登录火星美国宇航局的“毅力号(Perseverance)”漫游者火星车目前计划于2021年2月18日着陆。该次着陆顺序大多为自动化。据了解，“毅力号”（Perseverance）火星探测器为NASA公布的新一代火星车，由美国的初一学生亚历山大马瑟命名，用于搜寻火星上过去生命存在的证据。2020年5月18日，NASA公布“毅力号”火星车多项测试视频集锦，由于火星车登陆后无法对其进行维修，团队需确保其能承受极端温度变化及持续辐射的环境。2020年7月30日，美国“毅力”号火星车从佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地升空。毅力号探测器将进行一次近7个月的火星旅行，并于2021年2月18日在火星杰泽罗陨坑（Jezero）内以壮观的“空中起重机”方式安全着陆。“毅力号”是一个2300磅（1043千克）的火星车，是世界最大的行星漫游车。其样品处理臂由一对组件组成：Bit Carousel和Adaptive Caching Assembly（自适应缓存装置），它们将用于收集、保护这些灰尘和岩石样本并将其返回给科学家。Bit Carousel 由9个钻头组成，火星车将使用它们钻入地面，拉动样本并将它们传递到火星车内部，以通过自适应缓存装置进行分析。该系统具有七个电机和总共3000个零件，并负责存储和评估岩石和灰尘样品。毅力号身上总共安装了五款成像工具，首先是桅杆头上的SuperCam（位于大的圆形开口中），其次是两个位于桅杆下方灰框中的Mastcam-Z导航摄像头。激光、光谱仪、SuperCam成像仪将用于检查火星的岩石和土壤，以寻找与这颗红色星球的前世有关的有机化合物。两台高分辨率的Mastcam-Z相机能够与多光谱立体成像仪器一起工作，以增强毅力号火星车的行驶和岩心采样能力。该探测器的10个科学设备中有一个叫做“MOXIE”，它能从火星稀薄、以二氧化碳为主的大气层中制造氧气，这些的设备一旦扩大规模，就可以帮助未来宇航员探索火星，这是美国宇航局将在21世纪30年代实现的重要太空目标。此外，一架被命名为“Ingenuity”的1.8公斤重的小型直升机将悬挂在毅力号腹部位置抵达火星，一旦毅力号找到合适位置，Ingenuity直升机将分离，并进行几次试飞，这将是首次旋翼飞行器在地外星球飞行。美国宇航局官员表示，如果Ingenuity直升机成功飞行，未来火星任务可能经常采用直升机作为探测器或者宇航员的“侦察兵”。旋翼飞行器可以进行大量科学勘测工作，探索难以到达的区域，例如：洞穴和悬崖。同时，Ingenuity直升机配备一个摄像系统，可以拍摄具有重要研究价值的火星表面结构 。美国洞察号执行任务失败，被迫“冬眠”然而，火星探测并非一帆风顺，与此同时，也传来了美国“洞察号”任务失败的消息。“洞察”号火星无人着陆探测器是美国宇航局向火星发射一颗火星地球物理探测器，它的机身设计继承先前的凤凰号探测器，着陆火星之后将在火星表面安装一个火震仪，并使用钻头在火星上钻出迄今最深的孔洞进行火星内部的热状态考察。根据项目首席科学家布鲁斯巴内特（Bruce Banerdt）的说法，这一探测器将是一个国际合作进行的科学项目，并且几乎是先前大获成功的凤凰号探测器的翻版。据了解，洞察号搭载完全不同的3种科学载荷，包括两台由欧洲提供的仪器，专门设计用于探查这颗红色星球的核心深处，从而了解与其形成过程相关的线索。它将探测这里是否存在任何地震现象，火星地表下的地热流值，火星内核的大小，并判断火星的内核究竟处于固态还是液态。巴内特说：“地震仪设备（即SEIS，全称为‘内部结构地震实验’）由法国提供，地热流值探测仪（HP3，即热流和物理属性探测仪）则由德国提供。按照计划，热流探测器需要将探头打入地下5米深的位置。然而，由于热探针始终无法获得挖掘所需的摩擦力，美国NASA官方宣布，用于探索火星的洞察号执行任务失败。与此同时，由于“洞察”号使用太阳能电池板从太阳获取能量，而火星的冬季也是火星距离太阳最远的时候，再加上洞察号火星探测车的太阳能电池板目前被灰尘覆盖，大大减小了它能获取到的太阳能，“洞察”号将被迫进入“冬眠”。火星探测道阻且长。

据美国《世界日报》21日报道，近日，美国国家航空航天局(NASA)的“毅力”号火星车，将火星大气中的部分二氧化碳成功转化为氧气，创下历史。　　据报道，一个被称为“MOXIE”的装置利用电和化学方法，将二氧化碳分子中的1个碳原子和2个氧原子分解。第一次运行时，“MOXIE”产生了5克氧气，相当于一名从事正常活动的宇航员约10分钟所需的氧气量。目前，该装置每小时可产生10克左右的氧气。　　“MOXIE”的工程师计划进行更多测试，并尝试提高其氧气输出量。对于这个项目，一名NASA高级官员表示，这是在火星上将二氧化碳转化为氧气技术的“关键第一步”。　　据介绍，“MOXIE”由美国麻省理工学院设计，采用如镍合金的耐热材料制成，其设计可承受运行所需的800摄氏度高温。同时，该装置的薄型金属涂层，还可确保热能不会散发，且不会损害设备。　　2月18日，“毅力”号火星车成功登陆火星，任务小组人员在对其进行一系列测试后，“毅力”号还将对耶泽罗陨石坑进行长达两年的探测，其任务包括寻找火星远古时期可能存在过的生命迹象，探索火星的地质和气候特征，为未来人类探索和登陆火星探路等。

2012年8月6日，好奇号（Curiosity Rover）在火星的伊奥利亚沼（Aeolis Palus）成功着陆。作为人类第四辆成功着陆的火星漫游车，好奇号不仅延续了人类对这颗红色星球的探索热情，而且再次引发了人类对火星是否有生命痕迹的疑问和关注。为了探测盖尔撞击坑内（Gale）的环境是否曾经能够支持生命，好奇号配备了当时最为专业和先进的科学仪器，其中包括火星样本分析仪（SAM）。图1. 好奇号在火星夏普山山脚下的自拍，图片来源于维基百科SAM旨在通过探索与生命相关的分子和元素化学，研究火星现在和过去的宜居性。目前地球上已知的所有生物都属于碳基生物，因此SAM主要通过寻找有机化合物、除碳以外的轻元素的化学态和同位素示踪剂来研究火星的碳化学。SAM由三套仪器组成，即四极杆质谱仪（QMS）、气相色谱仪（GC）和可调谐激光光谱仪（注：NASA称之为TLS，工业界习惯称TDLAS）。四极杆质谱仪和气相色谱仪可以在气-质联用（GC-MS）的模式下一起工作，对有机化合物进行分离(GC)和最终鉴定(QMS)。TDLAS可以获得二氧化碳中C和O的精确同位素比，并测量甲烷及其碳同位素的微量含量。图2. 火星样本分析仪，图片来源于NASA图3显示的是可调谐激光光谱仪(TDLAS)的光学原理图和实物照片。从图中可以看出，TDLAS由3部分构成：含有光源和其他光电器件的前端光学室，样品吸收池以及探测器室。这三个腔室通过窗片分隔。TDLAS采用双光学通道，通道1使用3.27 μm的中红外激光器进行甲烷测量，通道2使用2.78 μm DFB激光器进行水和二氧化碳测量。样品吸收池采用赫利奥特池(Herriott Cell)，物理长度为20厘米。激光在吸收池两端的镜片之间来回多次反射后进入探测器室。2.78μm激光在池内来回反射43次，光程达到8.93米；3.27μm激光在池内来回反射81次，光程达到16.8米。赫利奥特池的使用极大地增加了气体吸收的光程，使得甲烷测量达到百亿分之一的灵敏度（约0.1ppbv），也使得仪器更加小型轻便，TDLAS总重量只有3.7千克。图3. 可调谐激光光谱仪(TDLAS)，图片来源于NASA2018年6月7日，美国宇航局(NASA)利用TDLAS测量的甲烷浓度数据，确认了火星大气中的甲烷背景水平存在季节性的周期变化。科学家推测这些甲烷可能来源于地质过程中的化学反应，甚至火星地下的微生物或其他形式的生命，但是到目前为止没有证据证实这些猜测。2019年6月下旬，TDLAS检测到了好奇号登陆火星以来的zui高甲烷浓度，达到了惊人的21ppb，是甲烷背景浓度的40倍左右！这让火星大气中甲烷的来源问题更加扑朔迷离。图4. 火星大气中的甲烷的周期变化，图片来源于维基百科 好奇号火星车上拍摄的火星上的一天。图5、火星上的日出、正午、日落及夜空图6、新一代火星车“毅力号”将于今年7月中旬（大约40天之后！）发射升空作为“好奇号”发现火星甲烷本底异常的续集，新一代火星车“毅力号”将于今年7月中旬（大约40天之后！）发射升空。肩负着人类成为多行星物种(Multi-Planetary Species)梦想的侦查兵，“毅力号”旨在更好地了解火星地质并寻找古代生命的迹象。该任务将收集和存储一组岩石和土壤样本，这些样本可能会在将来的火星任务中被带回地球。“毅力号”还将测试新技术，以使未来的火星机器人和人类火星探索受益。 “毅力号”的主要目标• 探索一个与以往任务存在地质差异的着陆点• 评估远古火星的宜居性• 寻找古代生命的迹象，尤其是在我们已知的能在时间长河中保存生命迹象的特殊岩石中• 收集岩石和土壤样本，这些样本可以通过未来的火星任务返回地球• 展示和验证用于未来机器人和人类火星探索的新技术——如火星无人机等 任务时间表• 于2020年7月至2020年8月在佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地发射• 由美国宇航局的ULA Atlas 541火箭提供发射服务• 2021年2月18日在火星上降落，降落点位于一个曾经充满杰泽罗火山口(Jezero Crater)的 古代三角洲湖泊地区• 花至少一个火星年（两个地球年）探索着陆点周围区域 想了解更多星辰大海高科技？请关注“海尔欣科技”，让小编带你飞~~

据英国《新科学家》杂志网站19日报道，詹姆斯韦布空间望远镜近日发布了其拍摄的首张火星红外图像，捕获了整颗行星的大气数据，这将帮助天文学家识别以前仪器无法识别的现象和气体，更好地了解火星的大气层。韦布发布的图像用两种不同的红外波长显示了火星东半球的图像。波长较短的部分是火星反射太阳光得到的结果，显示了可见光图像中常见的行星表面特征；波长较长的部分则显示了火星表面和大气散发的热量，以及大气中二氧化碳浓度的信息。美国国家航空航天局戈达德航天飞行中心的杰罗尼莫维拉努埃娃指出，韦布空间望远镜很难对像火星这样的近距离行星成像，因为它本身被设计用来探测非常遥远、微弱的天体。火星反射的太阳光使韦布太空望远镜的探测器过载，因此他们不得不采取短时间曝光，仅从探测器中采集部分光线的方式来采样。尽管韦布望远镜发布的第一张火星图像和光谱没有揭示有关火星的新信息，也没有识别出尘埃、地表岩石和大气特征（如水和二氧化碳），但它证明，韦布望远镜确实收集到了其他望远镜无法收集到的数据。研究人员表示，使用韦布望远镜的一个优点是，可以在短曝光时间内以高分辨率同时成像整个星球的表面，从而可以研究短时间内发生的事件，如沙尘暴、天气模式和季节变化等。此外，这张完整的图像也将使科学家更容易追踪所发现的任何微量气体的来源。这些微量气体（如甲烷或氯化氢），在火星大气中含量很少，但对于确定可能的生物或地质过程非常重要。以前测量火星周围微量气体的任务都使用轨道飞行器，只能拍摄出火星小区域的快照。

“好奇号”火星车的大小几乎相当于一辆SUV，质量是前两部火星车的五倍。它携带的设备是迄今为止送往火星的最为专业和先进的仪器。 (NASA官方网站/图) 　　与勇气号和机遇号用气囊包裹着落地不同，好奇号采用了一种更新颖的着陆方式，就好像是用起重机吊着着陆一样。 (NASA官方网站/图) 　　体积相当于一辆SUV，满载最先进的仪器 　　与2004年登陆火星的勇气号和机遇号相比，刚升空的好奇号要比它们大得多。当它于2012年8月抵达火星后，将以前所未有的精度寻找火星上可能存在过的水的痕迹，以及其他生命存在的基础。 　　2011年11月26日，美国宇航局的“火星科学实验室”在美国佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地发射升空，开始了它前往火星的八个半月的太空飞行。 　　“火星科学实验室”的外形是一辆火星车，它也被叫做“好奇号火星车”(Curiosity Rover)。与2004年登陆火星的勇气号和机遇号两辆火星车相比，好奇号要比它们大得多。它的大小几乎相当于一辆SUV，质量是前两部火星车的五倍。 　　“我们将世界上最先进的科学实验室送往了火星，这让我们非常兴奋。”美国宇航局局长查尔斯博尔登(Charles Bolden)表示，“火星科学实验室将告诉我们一些我们想要知道的关键信息，在它促进科学发展的同时，我们也会发展载人登陆那颗红色星球的能力，以及前往其他我们从未去过的目的地的能力。” 　　自二十世纪初期开始，人们凭着望远镜中看到的火星影像和头脑中的想象，认为火星上可能存在生命，乃至火星人。然而，当最早的着陆探测器海盗1号和2号在1976年触及火星表面的时候，人们大失所望。 　　“来自海盗2号(的照片)显示了一个寒冷、贫瘠、干燥、显然死掉了的行星。”美国宇航局火星探测项目科学总监迈克尔梅耶(Michael Meyer)说，“就像你能想象到的那样，人们对火星探测的热情随之一落千丈。” 　　然而，也是在同一时期，科学家在地球海洋底部的深海热泉里发现了极端微生物的存在。“由此开始，科学家开始了一系列在极端环境中寻找生命的研究。从这些研究中我们了解到，生命可以适应各种环境，看起来唯一必需的要素就只有液态水。”梅耶说。 　　1996年，美国宇航局发射了火星全球勘探者号探测器。这开启了新的探索火星的时期，一系列的轨道器和着陆器被送往火星。探测的结果让科学家了解到，火星并不是海盗号眼里那个“死掉了的行星”，它其实蕴藏着活力。 　　自那时起，美国宇航局火星探测任务的科学目标就围绕考察火星是否曾经支持生命存在而进行，此次的好奇号火星车亦进一步推进美国宇航局“跟着水走”的战略。当它在2012年8月抵达火星后，将用一个火星年(687个地球日)的时间以前所未有的精度寻找火星上可能存在过的水的痕迹，以及其他生命存在的基础。 　　2004年登陆火星的勇气号和机遇号火星车已经发现，火星在过去曾经是温暖和湿润的，甚至可能存在过海洋。但是后来它的环境发生了巨大的转变。 　　尽管过去十年里探测器已经发现了粘土、硫酸盐、水道等令人期待的火星环境特征，但博尔登称：“我认为好奇号火星车是自海盗号以来第一部追寻火星生命问题的探测器。” 　　全新的着陆方式 　　好奇号的降落点位于火星的赤道地区，它在明年落地时正值火星南半球的深冬季节。降落点位于一个叫做盖尔的陨石坑(Gale Crater)。与勇气号和机遇号用气囊包裹着落地不同，好奇号采用了一种更新颖的着陆方式，就好像是用起重机吊着着陆一样。通过这种方式，项目人员希望能够把探测器的着陆点控制到一个更小的区域内。 　　当探测器经过长途跋涉，到达火星上空131千米的时候，它就进入了所谓“进入、下降和着陆”(EDL)阶段。这个阶段大约持续7分钟，但实际的情况取决于届时火星上的风速等大气条件。 　　“任何进入、下降和着陆火星的过程都是一个让你忍不住咬指甲的阶段。那不是一个没有风险的环境。”火星科学实验室项目经理皮特泰辛格(Peter Theisinger)在发射前的发布会上说。 　　好奇号火星车是被防护罩包裹着进入火星大气层的，外观就像一个陀螺。在进入大气层之前九分钟，“陀螺”背壳上的推进器会将整个探测器的姿态调整成隔热罩面对大气层。这项调整完成之后，探测器会从背壳上释放出两个钨制的配重，每个配重有75千克，以这种方式来改变整个探测器的重心位置。这是为了让探测器做好与火星大气冲击的准备。 　　在探测器进入到火星大气层顶部之后，背壳上的推进器会再进行一系列的喷射，以调整探测器的飞行角度和方向。这会让探测器呈“S”形路径飞行，这种飞行方式一方面会减少探测器下降过程的水平距离，同时也能够修正由风造成的偏移。这个过程被称为“制导进入”，它由探测器根据实时探测到的信息自动完成。 　　“与之前的火星任务相比，制导进入技术让探测器对不可预测的大气条件产生更为灵敏的应对。”美国宇航局在一份介绍材料中写道。 　　探测器在着陆前的减速过程中，90%的贡献都来自火星大气的摩擦力。隔热罩承受到的最高温度会出现在进入大气层后80秒，大约有2100摄氏度。 　　然后探测器还有一次调整重心的动作，这次是在降落伞打开前，它丢掉六个配重，将重心调整回到对称轴上。 　　当探测器到达距离火星表面11千米的高度时，降落伞打开。24秒之后，隔热罩脱离。此时，好奇号仍然蜷缩在背壳之中，位于8千米的高度。与此同时，好奇号所携带“火星下降摄影机”苏醒过来，开始工作。它将下降过程拍摄成视频传回地球，一方面供互联网上的“粉丝”们观看，另一方面，这段视频也以更高的分辨率拍摄了着陆点的环境，让科学家能够依据它来制定出好奇号最初的活动路线。 　　再过几十秒，探测器下降到1.4千米的高度时，背壳也会分离，此时探测器以每秒80米的速度下降。探测器上安装的八台制动火箭开始喷射，为探测器进一步减速，直至下降速度降低到每秒0.75米。 　　好奇号所携带的科学仪器是在2004年确定的，当时美国宇航局从征集来的方案中遴选出了八个装置，外加一台来自西班牙和一台来自俄罗斯的装置，一共10台。“当宇航局确定了任务的目标和相应的科学仪器时，我们就看出我们得制造一部很大的火星车。很明显的一点就是，你没法用气囊让这样大的火星车成功着陆。”泰辛格说。 　　“如果你想一下的话，”他继续说，“只有两种推进型方式将火星车着陆：要么把火星车放到推进系统上面，要么把火星车放到推进系统下面。”如果选择前者的话，那么落地之后如何让火星车开下来将会是个令人头疼的问题。 　　于是，“空中起重机”(sky crane)的概念诞生了。“起重机”在距离地面20米时释放出尼龙绳，吊着好奇号下降，同时八台制动火箭中的四台熄火。这时好奇号已经不再蜷缩在背壳之内了，场面有点像直升机吊装货物，但直升机被换作了四脚喷火的飞行器。 　　在接触地面之前，好奇号的轮子伸展开来，一旦它们触及地面，尼龙绳便会断开连接，“起重机”飞到150米乃至300米开外，完成任务。 　　然后，电脑从“进入、下降和着陆状态”转换为“地表状态”，好奇号开始它在火星表面的探索工作。 　　尖端仪器 　　好奇号带上火星的设备是迄今为止送往火星的最为专业和先进的仪器。它“头”上的两个眼睛是两部相机，其中一部能够跨越七个足球场的距离分辨出对面放的是篮球还是足球。另外一部在好奇号抵达一个新地点的时候，能够用25分钟拍摄150张照片，然后合成一幅全景照。 　　这两部相机能够拍摄出彩色照片，但是其原理与以往送往火星的CCD相机有所不同。以往的相机是用不同的滤光镜拍摄一系列照片，然后地球上的科研人员将这些不同颜色的照片合成为彩色照。而好奇号的CCD能够在一次曝光中直接获得红绿蓝三种颜色，它所得到的照片会更加接近人眼的视觉。 　　好奇号还携带了一个被叫做“化学相机”的仪器，它能够发射出激光，击中7米之外的岩石或土壤。被激光击中的物质会产生出等离子体，而“相机”通过观测等离子体的光谱，来测定目标物的成分。设备中的分光仪能够测定6144个不同波长的光，而不同的物质被离子化后所发出的光具有特定的波长。这部化学相机的射程足以帮助科学家寻找下一个近距离采样和分析的目标。 　　“假如岩石表面附着了尘土或者有了风化外皮，那么(好奇号)可以发射数百次重复的激光脉冲来把表层打掉，以测量到内部成分，并可就内部和表层的成分进行对比。”美国宇航局的材料介绍说。 　　另外一部“阿尔法粒子X射线分光仪”则能够在10分钟的快速检测中，探测到岩石中含量低至1.5%的成分。如果给它三个小时时间，它就能够探测到含量在万分之一量级的物质。它尤其对于硫、氯、溴等与盐的生成密切相关的物质敏感，从它们中可能会看出是否曾经与水发生过作用。 　　好奇号有两部直接分析岩石和土壤样本的仪器，分别是“化学和矿物学分析仪”和“火星样本分析设备”。 　　好奇号的机械臂上有钻头和小勺子，对于岩石，它会用钻头获取样本 对于土壤，用小勺子就可以了。取得样本后，机械臂上的筛子能够把直径大于 150微米的颗粒剔除掉。完成这一步后，机械臂把样本倒入“化学和矿物学分析仪”的入口漏斗，然后通过震动让这些样本进入到仪器里。 　　在“化学和矿物学分析仪”的内部，有32个像衬衫纽扣一样大的小盒子，它们是用来盛放样本的。它们安装在一个转轮上，这样就可以通过转动轮子来让任何一个小盒子位于X光的照射之下。从地球出发时，小盒子中已经有5个装上了地球的样本，这是用来做校准的。 　　检测使用了X光衍射的方法，这也是第一次在火星任务中使用这种方法。负责该仪器的首席科学家自1989年以来就在研制X光衍射设备，他的很多技术已经商用，尤其是在发展中国家进行假药筛查。 　　“火星样本分析设备”是整个火星车上最大设备，有一个微波炉那么大。如果是在地球上的实验室里，它所集成的那些仪器能会占很大的空间。它包括了一台质谱仪、一台激光分光仪和一台气相色谱仪。 　　根据美国宇航局相关材料介绍，与当年登陆火星的海盗号相比，好奇号的“火星样本分析设备”在三个方面具有优势。首先，好奇号具有更好的机会。它的选址综合了近年来的发现，选择的是希望最大的区域。它也有更好的机动性，还可以钻取岩石样本。其次，“火星样本分析设备”的灵敏度大为提高，能够探测到含量低至十亿分之一的有机物质。第三，它使用的衍生技术让仪器的识别范围更广。 　　在寻找水的努力上，好奇号还有一件利器，叫做“动态中子返照率设备”。这种设备实际上早先在地球上是用于石油勘探的，它发射出中子，然后通过观察中子与氢原子核相互作用后发生的能量变化来确定氢的存在。后来科研人员将它重新设计后用于月球和火星探测。在2002年，火星奥德赛号探测器曾经用这种设备发现了火星高纬度地下的水冰。 　　好奇号全副武装，做好了一切寻找火星水和有机分子的准备。但科学家们并不确定他们真的能找到任何东西。“尽管火星上可能存在过生命这一点能够激起兴趣，如果发现火星上的条件不适合生命存在也是有价值的，这会有助于研究火星和早期地球之间的不同点和相似点。”美国宇航局强调。

“好奇”号火星车，将于11月25日发射升空　　 “好奇”号携带的仪器ChemCam能够利用激光蒸发30英尺(约合9米)外的岩石。3台光谱摄制仪负责对蒸发的岩石成分进行分析　　 宇航局“海盗”号飞船拍摄的火星照片。这艘飞船于1975年发射升空 　　11月28日消息，据美国太空网报道，美国宇航局的“好奇”号11月26日发射升空。这辆火星车重1吨，将把火星探测提升到一个新高度。“好奇”号的体积与一辆汽车相当，是宇航局耗资25亿美元的“火星科学实验室”任务的核心，其主要任务是评估当前以及过去的火星是否支持微生物存在。“好奇”号将于2012年8月登陆火星，利用所携带的11种不同科学仪器帮助科学家解答这个问题。 　　1.桅杆相机 　　桅杆相机(以下简称MastCam)是“好奇”号的主要成像工具，负责拍摄火星地貌的高解析度彩色照片和视频，供科学家进行分析。MastCam由两个照相系统构成，安装在“好奇”号主车身上方的一个桅杆上。在“好奇”号在火星表面行进时，MastCam能够获得很好的视野。MastCam拍摄的照片将帮助任务组驱动和操控“好奇”号。 　　2.火星手持透镜成像仪 　　火星手持透镜成像仪(以下简称MAHLI)功能相当于一个超级放大镜，允许地球上的科学家更细致地观察火星上的岩石和土壤。这台仪器可以拍摄小到只有12.5微米(不及一根人发的直径)的地貌特征彩色照片。MAHLI安装在“好奇”号的5关节7英尺(约合2.1米)机械臂末端，本身就是一个工程学奇迹。形象地说，这台仪器就是科学家的一个高科技手持透镜，将对准他们希望对准的任何地方。 　　3.火星降落成像仪 　　火星降落成像仪(以下简称MARDI)是一台小型摄影机，安装在“好奇”号的主车身上，负责拍摄“好奇”号降落火星地面过程的影像。届时，这辆火星车将借助一个悬浮的火箭动力太空起重机完成降落。MARDI将在“好奇”号距离火星地表1英里(约合1.6公里)或2英里(约合3.2公里)时启动，此时的“好奇”号将丢弃隔热板。在“好奇”号触地前，这台仪器将以每秒5帧的速度拍摄影像。MARDI拍摄的录像将帮助“火星科学实验室”任务组规划“好奇”号的火星之旅，同时为科学家提供登陆地——直径100英里(约合160公里)的盖尔陨坑的地质信息。 　　4.火星样本分析仪 　　火星样本分析仪(以下简称SAM)是“好奇”号的心脏，重83磅(约合38公斤)，占到“好奇”号所携科学仪器总重量的一半左右。SAM由3个独立的仪器构成，分别是质谱仪、气相色谱仪和激光分光计。这些仪器负责搜寻构成生命的要素——碳化合物。此外，它们还将搜寻与地球上的生命有关的其他元素，例如氢、氧和氮。 　　SAM安装在“好奇”号主车身内。“好奇”号的机械臂通过车外的一个进口将样本送入SAM。所采集的一些样本将来自于岩石内部，利用机械臂末端2英寸(约合5厘米)的钻头钻入岩石提取。迄今为止，所有登陆火星的火星车都没有安装可提取岩石内部样本的工具。科学家对这个钻头既感到兴奋，又充满期待。“火星科学实验室”项目负责人、宇航局位于加利福尼亚州帕萨迪纳的喷气推进实验室的乔伊-克里斯普表示：“对于一名研究岩石的地质学家而言，没有什么能够比获取岩石内部样本更让他感到兴奋的了。” 　　5.化学与矿物学分析仪 　　化学与矿物学分析仪(以下简称CheMin)可用于确定火星上的矿物类型和数量，帮助科学家进一步了解这颗红色星球过去的环境。与SAM一样，“好奇”号的机械臂通过车外的一个进口将样本送入CheMin进行分析。分析时，这台仪器向样本发射X射线，根据X射线的衍射确定矿物的晶体结构。克里斯普在接受太空网采访时表示：“在我们看来，这就像是在变魔术。”X射线衍射是地球上的地质学家使用的一种重要的分析技术，从未在火星上使用过。CheMin将帮助“好奇”号进一步了解火星矿物的特征，超过它的前辈“机遇”号和“机遇”号火星车。 　　6.化学与摄像机仪器 　　化学与摄像机仪器(以下简称ChemCam)可以向30英尺(约合9米)外的火星岩石发射激光，使其蒸发，而后分析蒸发的岩石成分。借助于这台仪器，“好奇”号可以研究机械臂无法触及的火星岩石。此外，ChemCam同样可以帮助任务组在远处确定是否应该派遣“好奇”号前往一个特定的地带进行探测。ChemCam由几个不同组件构成。激光器安装在“好奇”号桅杆上，旁边是一台摄像机和一架小型望远镜。3台光谱仪安装在车身上，通过光纤与桅杆上的设备相连，负责分析蒸发的岩石样本中受激电子发出的光线。 　　7.阿尔法粒子X射线分光计 　　阿尔法粒子X射线分光计(以下简称APXS)安装在“好奇”号机械臂末端，负责测量火星岩石和泥土中不同化学元素的数量。届时，“好奇”号将让APXS与样本接触，APXS通过发射X射线和氦核进行分析。这些“弹药”能够将样本中的电子撞出轨道，进而产生X射线。根据放射出的X射线的特征能量，科学家能够确定元素的类型。“机遇”号和“勇气”号安装了早期版本的APXS，用于揭示水在影响火星地貌过程中扮演的角色。 　　8.中子反照率动态探测器 　　中子反照率动态探测器(以下简称DAN)安装在“好奇”号主车身背部附近，将帮助火星车寻找火星地下的冰和含水矿物质。这台仪器将向地面发射中子束，而后记录下中子束的反弹速度。氢原子往往延缓中子的速度，如果大量中子速度迟缓，便说明地下可能存在水或者冰。DAN能够发现地下6英尺(约合2米)浓度只有0.1%的水。 　　9.辐射评估探测器 　　辐射评估探测器(以下简称RAD)体积与一个烤面包机相当，在设计上用于帮助准备未来的火星探索任务。这台仪器负责测量和确定火星上所有类型的高能辐射，包括快速移动的质子和伽玛射线。RAD的观测数据允许科学家确定宇航员暴露在火星环境下时将受到多大剂量的辐射。此外，这一信息也有助于科学家了解辐射环境对火星生命的产生和进化构成多大障碍。 　　10.火星车环境监测站 　　火星车环境监测站(以下简称REMS)安装在“好奇”号桅杆中部，是一座火星天气监测站，负责测量大气压、湿度、风速和风向、空气温度、地面温度以及紫外辐射。所有这些数据汇聚成每日和每季报告，帮助科学家详细了解火星环境。 　　11.火星科学实验室进入、降落与着陆仪 　　火星科学实验室进入、降落与着陆仪(以下简称MEDLI)并不是“好奇”号携带的仪器之一。这一装置内置在隔热板中，负责在“好奇”号穿过火星大气层过程中对其进行保护。在“好奇”号穿过火星大气层过程中，MEDLI也负责测量隔热板经受的温度和压力。这些信息将帮助工程师了解隔热板的状况，同时利用这些数据改进未来的火星探测器。

p 　　火星上的甲烷已经消失了?十几年前，科学家首次在这颗红色行星的大气层中发现了这种气体的踪迹，后者是地球生命存在的一个关键信号。然而如今，研究人员报告说一颗欧洲卫星并没有在火星上发现一缕甲烷。这一发现让科学家的梦想变得更加复杂——他们曾推测，火星微生物可能正在地下喷发着这种气体。 /p p 　　2004年火星快车轨道飞行器首次在火星大气中探测到甲烷的存在。但一些科学家认为轨道飞行器上的仪器不够敏感，因此探测到的甲烷数值不够可靠。10年后，美国宇航局的“好奇”号火星车在其位于盖尔环形山的基地附近发现了一个7ppb(十亿分之一)的甲烷峰值，并持续了几个月的时间，并在之后又发现了一个微小的甲烷季节循环，这种气体的含量在北半球夏末达到了0.7ppb的峰值。 /p p 　　2016年抵达火星的欧洲空间局的微量气体轨道飞行器(TGO)也于今年开始扫描大气中的甲烷。TGO上装载的两个分光计——比利时的NOMAD和俄罗斯的ACS——被设计用来探测极低浓度的甲烷。该研究小组的初步结果显示，在低至每分钟50万亿分之一(ppt)的水平仍然没有发现甲烷，而观测几乎一路下降到火星表面。负责“好奇”号火星车上甲烷探测仪器运行的加利福尼亚州帕萨迪纳市喷气推进实验室行星科学家Chris Webster表示这个结果令人吃惊，他预计TGO会接收到至少0.2ppb的甲烷信号。但Webster仍然乐观——他的团队花了6个月才探测到甲烷峰值，花了数年才确认甲烷循环的季节性背景。“我相信，随着时间的推移，这两个数据集将会保持一致。” /p p style=" text-align: center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/54c8536e-9188-4768-a19c-07a6358dba61.jpg" title=" 135696992.jpg" alt=" 135696992.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 微量气体轨道飞行器(TGO) /strong /p p 　　火星被认为是太阳系中最有可能存在地外生命的行星。目前，有关火星甲烷的谜团正在进一步加深。TGO将持续运行到2022年，这使它足够观测至少两个火星年。其间，它的数据将更加精确，同时检测极限也会下降。也许那时，科学家就会知道火星上微生物正在喷涌甲烷的梦想是否已经破灭。 /p p 　　TGO是火星快车项目的一部分，该项目是ESA与俄罗斯航天局的合作项目。TGO于2016年3月发射升空，当年10月到达火星轨道。这是第一个专门用来研究火星气体的飞行器，火星气体在这颗行星寒冷而干燥的大气中所占比例不到1%，其中包括甲烷、水蒸气和臭氧。 /p p 　　“好奇号”火星车搭载的科学仪器，包括桅杆相机，火星手持透镜成像仪，火星降落成像仪，火星样本分析仪，化学与矿物学分析仪，化学与摄像机仪器，阿尔法粒子X射线分光计，中子反照率动态探测器，辐射评估探测器，火星车环境检测站等。其中，激光诱导击穿光谱仪，阿尔法粒子X射线分光计和由质谱仪、气相色谱仪和激光光谱仪组成的火星样品分析系统(SAM)主要负责火星环境的检测与分析工作。 /p

5月15日，经过漫长的“奔火”和环绕火星的旅途后，我国火星探测任务天问一号探测器携“祝融号”首辆火星车在火星乌托邦平原南部预选着陆区着陆，首次留下了中国印迹。后续，这辆以中国神话传说中火神命名的火星车将依次开展对着陆点全局成像、自检、驶离着陆平台并开展巡视探测。　　探测火星不仅是工程任务的突破，更是行星科学领域的突破。这次天问一号探测器由环绕器和着陆巡视器组成，着陆巡视器包括“祝融号”火星车及进入舱，总质量约5吨。　　环绕器携带了7台科学仪器　　天问一号探测器携带了13种科学载荷，其中7种在火星上空的环绕器上，分别是中分辨率相机、高分辨率相机、次表层探测雷达、火星矿物光谱探测仪、火星磁强计、火星离子与中性粒子分析仪、火星能量粒子分析仪。　　01 高分辨率相机　　它用于拍照火星表面重点区域精细观测图像，研究火星地形地貌和地质构造。　　02 中分辨率相机　　它用于探测火星地形地貌及其变化，绘制火星全球遥感影像图。　　03 火星矿物光谱探测仪　　它用于分析研究火星整体化学成分与化学演化历史、火星矿物组成与分布以及析火星资源及其分布区。　　04 次表层探测雷达　　用于探测研究火星的内部结构、主要成分以及火星表面地形等。　　05 火星磁强计　　它用于探测研究火星电离层和火星空间磁场环境等。　　06 火星能量粒子分析仪　　它用于绘制火星全球和地火转移轨道不同种类能量粒子辐射的空间分布图，研究近火星空间环境和地火转移轨道能量粒子的能谱、元素成分和通量的特征及其变化规律。与其它几台仪器等联合起来，还能够用于研究近火星空间能量粒子辐射与大气的关系，太阳风暴能量粒子事件对火星大气逃逸的影响与相互作用的规律，火星粒子加速与输运过程。　　07 火星离子与中性粒子分析仪　　它用于研究太阳风和火星大气相互作用、火星激波附近中性粒子加速机制，以及火星等离子体中的粒子特性等。　　“祝融号”携带了6台科学仪器　　6种科学载荷分布在“祝融号”火星车上，分别是多光谱相机、次表层探测雷达、火星表面成分探测仪、火星表面磁场探测仪、火星气象测量仪、地形相机。这些探测器有五大使命，涉及火星空间环境、地表形貌特征、土壤表层结构等领域研究，将带来火星的第一手资料。其中与气象有关的研究项目将收集有关温度、气压、风速和风向的大气数据，并研究火星的磁场和重力场，这些也将解答大众的好奇——火星究竟是什么样的气候。火星车6种科学探测仪器火星车科学探测仪器位置图中国火星车有效载荷和主要技术指标　　01 次表层探测雷达　　它用于对火星地下一定深度进行探测，从而研究巡视区火星表层、次表层地质分层结构与组成类型。　　02 地形相机　　导航地形相机由北京控制工程研究所研制。导航地形相机在火星车上共两台，光轴平行安装，可立体成像。导航地形相机主要作用是用于火星车的导航和控制，还可以用于科学探测，如岩石和土壤形态，灰尘移动活动，以及观察其他科学仪器。　　03 多光谱相机　　根据中科院西安光机所官网报道，由该所月球与深空探测技术研究室研制的多光谱相机，安装在着陆巡视器的桅杆上，其主要科学用途为获取着陆区及巡视区多光谱图像，进而进行火星表面物质类型分布的分析工作。相机通过滤光轮机构实现8个光谱通道和一个可直视太阳全色谱段通道的调节 通过调焦轮机构进行焦距调整，可实现1.5m到无穷远范围的清晰成像 增设星上在轨定标功能，提高成像质量和采集数据的可靠性。滤光轮、调焦轮机构、星上在轨定标这三种新技术都是首次应用于我国深空探测。　　04 火星气象测量仪　　它用于研究火星表面气候特征，监测火星表面声音。　　05 火星表面磁场探测仪　　它用于探测研究着陆区火星磁场、火星空间磁场和火星内部局部构造。火星表面成分探测仪　　06 火星表面成分探测仪　　根据公开报道，火星表面成分探测仪由中科院上海技术物理研究所负责总体研制，中科院西安光机所、上海光机所和长春光机所负责了部分组件的研制。下面进行简要介绍。　　据中科院上海技术物理研究所报道，该所中科院空间主动光电技术重点实验室承研了火星表面成分探测仪。火星表面成分探测仪是火星车上的主要有效载荷之一，包括舱外的二维指向镜、光学头部、定标样品和舱内的光谱仪和主控等4个单机，结合了主动激光诱导击穿光谱(LIBS)探测和被动短波红外光谱探测技术，同时在原子尺度上和分子尺度上对物质成分开展分析，对着陆区的火星表面元素、矿物和岩石等开展高精度的科学探测，对研究火星的形成、地质的长期演变过程等具有重要的科学意义。主要技术指标和美国毅力号火星车上的SuperCam载荷相当。　　中科院长春光机所光栅中心承担了火星表面成分探测仪上的三种不同规格的高精度光栅研制工作。中科院上海光机所历时3年刻苦攻关，研制出低温敏、高光束质量全固态脉冲激光器。中科院西安光机所承担了火星表面成分探测仪显微相机组件的研发任务。显微相机组件解决了火星显微相机焦平面组件零下130摄氏度存储和零下80摄氏度工作的重大难题。　　天问一号探测器的成功“落火”迈出了我国星际探测征程的重要一步。“祝融号”火星车已经成功着陆，科学探测仪器也将陆续开始科学探测，让我们共同期待他们传回来自火星表面的精美大片和科学数据吧!

火星上的奥林匹斯山，是太阳系内的最大火山。在美国俄勒冈州的山区，细菌以在火山岩橄榄石中发现的铁为食。火星上也存在橄榄石 俄勒冈州的熔岩管。科学家在高海拔山脉的冰冷熔岩管内发现细菌。这种细菌生活在冰冷且含氧量较低的环境下，以铁为食，而不是正常食物 　　北京时间12月22日消息，生命能够在冰冷的火星繁衍生息吗?美国俄勒冈州大学的一组科学家给出了肯定的答案。研究过程中，他们从俄勒冈州山区的冰冷溶岩管——环境与红色星球表面类似——收集细菌样本，结果发现细菌能够在这种恶劣环境下繁衍生息。 　　这些细菌以在岩石中发现的橄榄石中的铁为食，能够在氧量较低和完全没有有机食物存在情况下生存。在火星岩石中，科学家同样发现了橄榄石。研究论文作者、美国俄勒冈州大学的博士生艾米-史密斯表示：“这些细菌来自于地球上一个最常见的细菌家族。你可以在洞穴，自己的皮肤上，海底或者任何地方发现这个家族的成员。这一次发现的细菌拥有惊人的生存能力，能够在类似火星的环境下繁衍生息。” 　　科学家证实，经过长时间的进化，这种细菌能够适应严酷的生存环境。在室温和正常的氧水平条件下，这种细菌以糖等有机物质为食。在移除这些食物同时将温度降至接近零度和降低氧水平后，这种细菌开始以在熔岩管中发现的橄榄石作为能量之源。橄榄石是存在于地球和火星火山岩中的常见矿物。 　　研究论文作者、俄勒冈州大学地球、海洋与大气科学学院教授马丁-菲斯克表示：“在此之前，我们从未发现细菌以在火山岩中发现的一种常见矿物为食的现象。在火山岩直接暴露在空气中和温度较为温暖情况下，大气中的氧抢在细菌之前让铁发生氧化。”在熔岩管中，细菌被冰覆盖，与大气隔绝开来，铁不会发生氧化，最后成为细菌的食物。 　　用于收集细菌样本的熔岩管是在俄勒冈州卡斯卡德山脉Newberry陨坑附近发现的，海拔高度大约在5000英尺(约合1524米)左右。这些细菌生活在熔岩管内大约100英尺(约合30米)处的岩石的冰中，所处环境含氧量极低，温度接近零度。包括菲斯克在内的科学家表示，火星地下可能存在类似环境，细菌能够在这种环境下生存。 　　菲斯克曾对来自火星的一颗陨石进行分析，结果发现了细菌新陈代谢迹象。不过，他并没有在陨石中发现任何生命体。他指出在Newberry陨坑的熔岩管中也发现类似迹象。他说：“熔岩管内的环境并不像火星那么恶劣。在火星上，温度几乎达到冰点，氧水平更低，液态水无法在地表上存在。根据科学家的假设，温度较高的火星地下可能存在水。虽然不太可能在火星上复制这项研究发现，但研究表明细菌能够在类似环境下生存。根据直接观测和卫星图像，我们在火星岩石中发现橄榄石。我们的研究显示橄榄石能够支持微生物存在。”

好奇号火星车结构 MastCam是“好奇号”的眼睛，它可以环顾四周，让地面控制人员引导火星车行进的方向。 它由两套高分辨率彩色摄像机组成。 MAHLI是火星车的高性能的”放大镜“（环境搜索器），安置在2.1米长的悬臂上，能够帮助地面科学家近距离地观察火星地面的石头与泥土，能够分辨12.5微米的景象，比人的头发丝还要细微。这等于说，科学家爬在火星地面上用高倍放大镜“钻牛角尖”，看起来，有点儿“滑稽可笑”。 MAPDI是一台高速摄像机（每秒5幅），告诉地面指挥人员火星车目前所在的位置（周围160米以内的环境），以便决定火星车的下一步的行程。 SAM是“好奇号”的取样分析中心，里面有三套仪器设备：质谱仪、气象色谱和分光光度计。该取样中心的任务是：探明火星上是否存在碳的化合物以及氢、氧、氮等元素。此举是前所未有的，科学家为此激动不已。 CheMin是识别火星矿石类型的仪器，可以帮助科学家分析、理解火星的过去及其演变历史。这台仪器装有X射线，用以探测矿石的晶体结构。科学家为此而骄傲。在“好奇号”上，科学家什么能耐都使出来了。 CheGam是一台高功率的激光枪，可以局部气化9米远的火星矿石，再分析其中的化学成分。要是“好奇号”遇上真的火星人（Martian），激光枪就是战斗的武器。 DAN是探测火星冰与水的仪器。它向火星地表以下2米深处发射中子束以便探明侵入矿石中的水份。 APXS是探测火星表面存在哪些化学元素的装置。 RAD是专门探测火星表面各种射线的装置，为今后人类登陆火星做准备。 REMS是探测火星气候的仪器，测量火星大气的温度、湿度和气压，以及风速与风向。还有测量火星的紫外线辐射。 MEDLI是探测火星大气温度与压力随高度而分布的仪器。

从人类第一次抬头仰望星空时，对宇宙的好奇心便永远种在了我们心底。浩瀚宇宙，除了人类还有其他智慧文明的存在吗？火星2020任务NASA火星漫游者毅力号于2020年7月从佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地发射升空，2021年2月在杰泽罗陨石坑登陆火星。这次任务预计将持续至少一个火星年（687个地球日）。该任务是火星探测计划的一部分，计划内容是对这颗红色星球进行长期的机器人探测。此次科学任务优先的目标，涉及包括火星是否存在生命等关键问题。这次任务还试图收集证据，展示未来人类探索火星所需的技术。其中包括测试从火星大气中产生氧气的方法，确定其他资源（如地下水），改进着陆技术，描述天气、灰尘和其他可能影响未来在火星生活和工作的宇航员的潜在环境条件。2021年2月18日，火星漫游者毅力号在一个巨大陨石坑的表面完美着陆。全副武装的漫游者毅力号装载了29个摄像头作为眼睛，这些摄像机分别负责帮助它寻找着陆点、检查降落伞的，或是帮助它安全地在火星地面行进...其中，承担研究火星地形任务的桅杆安装式摄像机系统“Mastcam-Z”双摄像头系统，负责对火星上的近处和远处的物体进行详细检查。“ Mastcam-Z”可以放大（因此称为“ Z”）、对焦并以各种比例拍摄3D图片和全景图，能有效提升火星生命探索的效率与准确性。通过观察整个景观并识别出其他仪器值得仔细观察的岩石和土壤（杂岩），“ Mastcam-Z”协助漫游者号进行其他实验。他们还将为漫游者号发现重要的岩石，以便在火星表面进行采样和储存，从而将来把样品带回地球。作为火星2020任务的“两只眼睛”，研究人员在早期就发现由于处在火星的低光照度环境下（约为地球光照度的44%），摄像系统的成像品质将大打折扣。为解决这一问题，英国豪迈旗下的蓝菲光学联合亚利桑那州立大学研究出一套光源校准方案。蓝菲光学为Mastcam-Z提供了积分球光源，用于完美校准每个摄像机。Mastcam-Z团队通过蓝菲光学的积分球均匀光源准确地校准摄像机灵敏度，并将亮度设置为火星上典型的太阳光照射场景的相同水平。这一方案大幅提升了Mastcam-Z的成像品质，向基地输送了超高清晰度的影像数据。图 ｜Mastcam-Z摄像机正在对着蓝菲光学（Labsphere）积分球光源拍摄。 ASU地球与太空探索学院的Mastcam-Z首席研究员Jim Bell在对飞行相机进行测试后说：“Mastcam-Z将是首台可变焦的火星彩色相机，能有以超高的分辨率拍摄3D图像。在测试和校准过程中，我们发现这款摄像机的性能非常好-达到或超过了所有性能要求。”深耕光学领域，蓝菲光学对技术的探索和创新从不间断。如你想了解更多关于蓝菲光学的资讯，可前往蓝菲光学官网查阅详情。

北京时间2月19日凌晨4时55分，在“天问一号”进入火星轨道一周后，“毅力”号（Perseverance）火星车不经变轨直接突入火星大气层，并成功着陆。本轮火星探测季也进入了新的阶段。毅力号火星车毅力号的着陆地点是位于北纬18度的耶泽罗陨击坑（Jezero crater）。有证据表明曾经有河流流入耶泽罗陨击坑，形成了一个早已干涸的三角洲。而毅力号在此处着陆，一项重要目标便是识别和收集该地区的沉积岩和土壤样本，探寻可能存在的火星生命迹象，同时测试人类在火星生存的技术。火星表面矿物分布提供了火星起源、地质及环境演化线索,火星表面卤水种类及分布提供了火星气候/水文演变信息。此外，毅力号还将通过对表面岩石、土壤物理化学特征的分析，帮助人类理解火星地质以及大气环境。Raman(拉曼)与NIR(近红外)光谱技术是从分子层面识别火星表面及次表面物质成分、丰度及分布特征的重要手段，是多国火星车的必备科学设备。位于毅力号火星车桅杆单元的SurperCam(超级相机)搭载了Raman和NIR光谱仪对火星进行巡视探测,将Raman与NIR数据融合进行联合矿物表征分析,并开展火星表面卤水及其它与水相关物质的分析具有重要科学意义。对地外行星探测来说, 近红外光谱技术具有几乎无需样品制备、信号易获取、探测矿物种类丰富、对H2O/OH探测响应灵敏等特点。马尔文帕纳科(Malvern Panalytical)旗下ASD TerraSpec Halo矿物近红外光谱分析仪以其宽广的光谱范围（350-2500nm）、超高光能动态范围、高光谱分辨率及重现性及体积小巧坚固结实等特性被选择使用于为人类重返月球、探測火星准备的多项重要研究中，以提高人类勘探行星资源的能力。其中之一是由NASA赞助的研究项目，地理发现操作策略测试（GeoHeuristic Operational Strategies Test-GHOST），选择了由马尔文帕纳科赞助和提供的涵盖VIS-NIR-SWIR波段的ASD TerraSpec HALO，以提高火星车样品收集的速度、效率和科学回报。该项目使用光谱仪模拟火星科学实验室（MSL）的ChemCam和2020火星车的SuperCam.SurperCam(超级相机)于毅力号火星车位置示意图分子在红外光谱内的吸收产生于分子振动或转动的状态变化或分子振动或转动状态在不同的能级间跃迁。能量跃迁包括基频跃迁（对应分子振动状态在相邻振动能级之间的跃迁）、倍频跃迁（对应于分子振动状态在相隔一个或几个振动能级之间的跃迁）和合频跃迁（对应于分子两种振动状态的能级同时发生跃迁）。由于近红外光谱谱峰较宽，实际样品中各种成分的吸收峰重叠严重，需要用化学计量学方法对近红外光谱进行化学成分的定量分析。蒙脱石/黑色，伊利石/亮蓝色，白云母/深蓝色的可见-近红外光谱曲线SuperCam超级相机桅杆单元内部（装配前）TerraSpec Halo矿物近红外光谱分析仪是勘探地质市场上最便携的近红外(NIR)仪器，它是手持一体式全量程的仪器。扣动一下扳机，这款创新性的仪器可以即时在仪器上获得矿物分析结果。这些近乎实时显示的结果极大地加快了勘探的工作力度，提高了效率，有助于进行分析和决策，最终为采矿经营者节省了宝贵的时间和金钱。TerraSpec HALO还被广泛地应用于例如考古和采矿行业中，包括陶瓷、陶器的成份分析，艺术品的鉴定和修复，矿藏的勘探，开采和加工等等。TerraSpec HALO矿物分析近红外光谱仪TerraSpec HALO光谱库内置超过150种矿物质的700种以上的光谱，来源于大学、个人采集、国际研究所、以及美国地质勘探局（USGS）的矿物质目录，并可由客户自定义添加光谱库，以进行矿物质的快速识别，且具有GPS和语音备忘录功能。TerraSpec HALO采用专利的矿物质匹配算法，通过将未知物质光谱与内置矿物质谱库匹配，计算匹配矿物后，将其从未知物质光谱中被扣除。使用扣除后的未知物质光谱，继续匹配，最多可以生成7种相关矿物成份的识别。将获取光谱导入计算机Halo Manager软件中可分析多达9种矿物成份。随机自带矿物质评级显示于屏幕右侧，描述矿物结晶程度或构成性质，允许地质学家了解地质或地热的情况，以指引潜在的矿物。参考文档：1. https://mars.nasa.gov/mars2020/spacecraft/instruments/supercam/2. https://finance.sina.com.cn/tech/2021-02-19/doc-ikftssap6896673.shtml3. http://www.globenewswire.com/news-release/2019/07/16/1883283/0/en/Renowned-Researchers-Leverage-Malvern-Panalytical-s-ASD-TerraSpec-Halo-Mineral-Identifier-to-Advance-Investigation-of-Life-on-Mars.html4. https://www.materials-talks.com/blog/2019/07/10/asd-terraspec-halo-used-in-space-based-research/5. 徐伟杰 火星表面模拟矿物和卤水的光谱鉴别研究[D] 山东大学 2018年

2021年2月18日15时55分，美国毅力号火星车，安全在火星着陆。本次火星任务是一次实时拍摄航天器的进入、下降和着陆过程，将惊心动魄的7分钟自由着落过程拍摄并传回NASA，今天小菲就和大家一起观看分析下毅力号着陆火星的真实视频！本次毅力号着陆火星，工程师们选择了6台FLIR彩色工业相机，它们完美的完成了使命，从多个角度拍摄了这一事件，记录了着陆过程中所有激动人心的时刻，将登陆过程完整的拍摄输送回来。这些镜头虽然只有几分钟，却足以让工程师们亲眼见证工作成果，让全球数百万观众激动不已！火星车的进入、下降和着陆 (EDL) 可能只有几分钟，但期间发生了很多事情，下面将详细为您介绍可以看到的内容和角度：进入火星大气进入火星大气后，降落伞在离地面 7 英里（11 公里）时打开。该时间点前一刻，三台仰视相机开始记录，拍摄有史以来太空中降落伞以超音速打开的镜头：寻找合适着陆点距地面5英里时，防热罩（在进入火星大气层时保护火星车）掉落，露出火星车上的俯视相机，展示火星车猛烈冲向火星 Jezero Crater 的一些情况：视频中我们能看到，在接近火星表面时，降落伞带着着陆器在频繁的晃动，这就是在主动寻找合适的着陆点。脱离降落伞而后火星车从后壳（及降落伞）脱落。由此开始，其下降过程由一个火箭动力下降阶段（该阶段名为“空中吊车”）管理。这是空中吊车上俯视相机拍摄的火星车图像：成功着陆接下来就是着陆！这是（火星车上的相机）拍摄的火星车开始触及火星地面时，甩飞SkyCrane的瞬间图像：拍摄这个镜头的相机是FLIR Chameleon3系列，包括5个1.3M像素CMOS相机和1个3.2MU口相机。FLIR集成成像解决方案 (IIS) 部门副总裁Sadiq Panjwani 表示：“FLIR机器视觉相机的设计初衷是为了在地球上运行使用，不是专门为外太空制造的，对于NASA用它们来测试让我们感到非常激动。” FLIR Chameleon3系列Chameleon3相机系列结合了USB 3.0的易用性、小尺寸和板级灵活性等多项优势，并配备最热门的CCD和CMOS图像传感器，且价格实惠。NASA 在2015年就开始联系FLIR，与FLIR机器视觉相机专业人士研究讨论适合EDL（进入、下降、着陆）系统的相机。工程师们一直在寻找商业成品组件 (COTS)，其重点是低成本和便于系统集成。这趟火星登陆之旅，FLIR机器视觉相机首次经受了极端温度和高重力环境。FLIR所有参与设计和制造的人员都对这次产品的耐用性和性能成果感到震惊。当然，值得骄傲的是，这说明FLIR的产品已经达到了登陆火星的高度。 FLIR机器视觉部门设计、制造并向全球客户分发其相机和相关软件，以建立提高各种流程和产品的效率、质量、分析和安全的系统。通过此次登陆火星事件，也很好地证明了FLIR机器视觉相机的高质量品质。

有一件事是肯定的，NASA有MOXIE。就像它的定义一样，NASA需要技能和动力，才能使人类更接近火星上的生命，作为其“火星氧气原位资源利用实验”（也称为MOXIE）的一部分。该仪器在火星上创造了氧气，作为NASA毅力漫游车任务的一部分。自2021年4月开始首次测试以来，MOXIE已经在七次实验运行中产生了氧气。MOXIE达到了每小时产生六克氧气的目标。这与地球上一棵不起眼的树产生氧气的速度大致相同。这些实验运行在各种大气条件下都取得了成功。

微型化变压扫描电子显微镜(MVP-SEM)是由NASA资助的项目，同时希望它能用于国际空间站和月球上　　据国外媒体报道，探索火星的一个最重要的目标就是从火星表面带回样本，尤其是那些可以用来检测火星上是否有生命的样本。这样的任务往往耗资巨大，而且在样本送返地球的时候可能被污染。因此，一个选择是在送返地球之前，就地对样本进行分析。火星科学实验室与其他火星车已经在火星上利用大量设备对多种样本的化学成分进行评估分析。然而，只有少数技术能够确定火星上是否存在生命。在地球上，科学家们用来检测生命或生物材料的设备是大气扫描电子显微镜(ASEM)或环境扫描电子显微镜(ESEM)。　　ESEM能够显示出比10纳米还小的物体，并且能够辨别样本的组成成分。最近，一个科研团队试图将ESEM微型化，使其能够适用于火星上的就地检测任务。微型化变压扫描电子显微镜(MVP-SEM)是由NASA资助的项目，同时希望它能用于国际空间站和月球上。下一个目标是制造一个类似ESEM的设备，帮助科学家们研究火星地质，寻找火星表面的微生物。该项目首席调查员Jessica Gaskin表示，若火星车或着陆器具有了这项功能，我们不仅能选择更好的样本送回地球，更重要的是，还能拍摄高清图像，在火星上就地研究，不需要冒着被污染的危险送回地球研究。　　各种各样的扫描电子显微镜在诸多领域都有所使用。NASA资助研究的这款设备将用来研究地质材料，保持材料的完整性。因为整个过程并不会损坏样本，事后还能用其他设备进行研究，这样能对样本有更全面的认知了解。这个设备将具有高清成像功能，能量色散谱仪(EDS)，或者是化学探测器，用以判定化学成分。这些扫描电子显微镜能够分析多种物质，并且不需要做准备工作，这大大简化了工作过程。　　Gaskin表示，这项技术的关键部分就是将使用火星的大气作为成像大气。这样我们能观测到火星环境中最原始的样本。天体生物学界饱受诟病的一点就是总是寻找能够在水中大量繁衍的碳基生命。而扩大搜索范围的策略则是在某个区域内寻找某种无法用物理学或化学简单解释的失调现象。例如，如果在某个特定环境中发现了大量硅，那里便可能存在生命。光谱仪能够探测出环境中的失调现象。　　MVP-SEM项目科学家Jennifer Edmunson表示，该设备还能拍摄高清图像，用以判别生命信号。例如，寻找微生物中的蛋白质，比如能在沸水中大量存在的耐超高温热棒菌。设备研发的一个目的就是希望它能够区别相似的化合物，例如草酸钙和碳酸钙。地球上能够在极端环境中生存的微生物有时会作为能在火星冰冷、盐度高的水中生存的微生物的理论模型。而且，如果某种生命形式暴露在样本表面，我们的设备就能拍摄下来，以供日后研究。　　MVP-SEM将使用二次电子探测器来研究微小的表面特征，以及背散射电子探测器来检测样本本质和成分。EDS探测器也将用来研究样本的化学成分。目前，研究团队正在确定最佳探测条件，在此之后，研究出的原型将在喷气推进实验室中模拟火星环境的实验室中进行测试。太阳系观测进展(PICASSO)项目结束后，该图案度低计划通过NASA太阳系探索仪器成熟计划(MatISSE)继续改进设备。

安捷伦气相色谱柱用于探索火星上的生命迹象 由美国国家航空航天局 (NASA) 发送到火星的&ldquo 好奇号&rdquo 火星车已成功完成车载分析仪器的首次全面检测。仪器的任务是对火星上的土壤和气体进行采样，以期找到火星上存在生命的证据。 火星车上装配有一台气相色谱仪，包含两根 Agilent J&W UltiMetal 气相色谱柱：CP-Chirasil-DEX CB 色谱柱可用于检测土壤中不同种类的氨基酸，CarboBOND 色谱柱可以鉴定大气中的气体。 这两种色谱柱都由安捷伦在荷兰的米德尔堡工厂制造。 仪器的首次检测结果显示，火星土壤中存在一些简单的化合物，但没有确切来源于火星的有机（含碳化合物）分子。&ldquo 好奇号&rdquo 火星车仍在寻找有机分子比如氨基酸的存在，我们知道，没有有机分子就不会存在生命。 一旦发现这类分子，下一个任务将是确定其来源。如果没有发现，&ldquo 好奇号&rdquo 会转移到其它更有可能发现有机分子的地点，或是从更深的土壤中采样，脆弱的有机分子可能会保存在那儿。 未来两年&ldquo 好奇号&rdquo 将在火星表面巡游，沿途分析样品，展示&ldquo 将实验室带到样本现场&rdquo 的极其方便的检测。 未来两年&ldquo 好奇号&rdquo 火星车将在火星表面巡游；安捷伦气相色谱柱用于探索火星上的生命迹象 关于安捷伦科技 安捷伦科技公司（NYSE：A）是全球领先的测试测量公司，同时也是化学分析、生命科学、诊断、电子和通信领域的技术领导者。公司拥有 20,500 名员工，遍及全球 100 多个国家，为客户提供卓越服务。在 2012财年，安捷伦的净收入达到 69亿美元。如欲了解关于安捷伦的详细信息，请访问 www.agilent.com。

据美国太空网站报道，美国宇航局好奇号火星车将于两个星期后将着陆火星表面，将开始宏伟的火星勘测计划，预计能够持续工作两年时间。但是火星并不缺乏有待发现的谜团，那么，将有哪些仪器为我们揭秘这些谜团？ 　　气象站：负责测量环境变量，生成每日报告，这将是第一份关于火星气象的持续性记录。此外，生成的气象报告还将指引火星车的运作。 　　激光诱导击穿光谱仪：可以在岩石与土壤中烧灼出孔洞，并远距离检测岩石与土壤的化学成分。该装置的最远工作距离可达7 米。 　　彩色摄像机组：能以高分辨率拍摄周围环境，也能拍摄岩石与土壤的表面构造。通过这些图像，科学家能重现这些岩石与土壤形成的过程――也许，液态水曾在这一过程中发挥过作用。其中一个摄像机安装在火星车底部，视角向下，它将记录火星车下降、着陆的全过程。 　　化学-矿物分析仪：能用X 射线照射极细微的粉末样品，形成衍射图，通过这样的衍射图，科学家可以确认所有矿物质的种类。以前的登陆器上搭载的光谱仪只能识别出特定种类的矿物质，例如含铁的矿。 　　机械臂：可以伸展到2 米长，承载30 千克重的精密装置，用于挖掘孔洞、粉碎岩石。它还配备了一套筛子，可以为火星车上搭载的实验仪器筛选粉末样品。 　　阿尔法粒子X 光光谱仪：用于就地检测岩石与土壤的化学成分。 　　火星样品分析系统(SAM)这套仪器：可以进行化学分析。它带有小炉子，可以直接点燃火星物质，或是加入化学熔剂进行加热，使气体逸出 随后，气相色谱-质谱仪对逸出的气体进行分析，重点寻找有机碳。这套仪器也能直接从大气中提取样品。 　　辐射传感器：负责监测太阳辐射和宇宙辐射。 　　主动式中子光谱仪(active neutronspectrometer)：可以确认火星车下方的岩石和土壤中是否有水。

整个8月份，全世界最令人兴奋的科学新闻无疑属于火星。2008年7月31日，美国宇航局（NASA）科学家宣布：“凤凰”号火星探测器在火星上加热土壤样本时鉴别出有水蒸气产生，从而确认火星上有水存在。 从19世纪70年代起，火星和它上面的水持续不断地挑逗着公众和科学家们的好奇心。随着“凤凰”号2008年5月25日成功登陆火星北极区之后，答案逐渐显现。一个火星与水的故事由此变得完整。 但是，8月5日，“凤凰”号发现的一种高氯酸根，又让这个故事顿生波澜，一时间在全世界引起广泛关注。 日前，多次参与NASA及欧空局火星探测研究的圣路易斯华盛顿大学地球与行星科学系华裔科学家王阿莲接受《科学时报》采访，解密“凤凰”号火星探测任务，带来这一神奇太空故事的完整版本。 火星发现水意味着什么 对火星上生命的探索是人类最核心的追求，这也是持续数十年水与火星缠绵故事的主题。无疑，火星发现水的消息是迄今这一故事最令人兴奋的高潮。 “‘凤凰’号此次发现的水实际是以冰的形态存在的。这的确是非常令人兴奋的发现，但事情都是一步一步做过来的。‘凤凰’号的发现只是火星探测一系列发现中最近的一次。”王阿莲十分理解公众的关切，但她更强调火星上水的发现是一个长期探索的自然结果，并非由“凤凰”号一蹴而就。 如何评价这一发现在人类火星探测历史上的地位？王阿莲表示，科学家们一直相信火星上有水的存在，并不断通过发射火星轨道卫星和登陆探测器进行求证。从“奥德赛”火星轨道卫星在火星赤道地区发现大量的氢，到此后火星登陆车“勇气”号和“机遇”号发现含水矿物，再到这次“凤凰”号在北极地区找到大量水冰存在的直接证据，科学家们对于火星水的探测是一步一步走到今天的。“毋庸讳言这一发现的重大意义，但这是一个历史延续的结果。” 实际上，美国在1999年曾发射过一台“火星极地着陆器”，但在着陆时失踪了。两台火星登陆车“勇气”号和“机遇”号的成功着陆和在近4年的探测中发现的大量含水矿物，既锤炼了队伍也鼓舞了精神。此次“凤凰”探测器利用了原来的“火星极地着陆器”的部分探测仪器，将其命名为“凤凰”号，是取凤凰涅槃重生的意思。因此，也可以说，“凤凰”号对火星水的突破性发现是集大成的结果。 神秘的高氯酸根 在7月31日NASA的正式消息公布的同时，有美国媒体援引NASA和科学界消息人士的话说，在火星上不但发现了水，而且在数星期后还将公布一项在研究火星土壤过程中获得的“更为实质性”的发现。该报道宣称，这项所谓的“更为实质性”的发现涉及到了在火星上“可能有生命存在”的问题。 报道确有其事，不过据王阿莲透露，当时获得发现的科学家非常激动，一不小心走露了消息，“耳朵很尖”的美国媒体赶紧报道，反而显得十分神秘。“NASA历来的外空探测项目都是由科学团队发布结果，一点没有要隐瞒的地方。” 很快谜底揭晓。8月5日，美国国家宇航局在其网站公布的最新消息中作出澄清，“凤凰”号探测器在火星土壤中检测到了高氯酸根。高氯酸盐是一种强氧化物质，通常认为其对微生物在火星上的存活不利，但在地球上的自然环境中又多有发现，例如其在智利干旱的阿塔卡玛沙漠土壤中自然存在。一些地球上微生物的食物也含有高氯酸根，并且某些植物能够浓缩这类物质。人工合成的高氯酸盐多被用来制造庆典时使用的烟火和火箭燃料。 对于生命存在具有重要意义的水在火星上被证实，本来是一个好消息，但被视为“生命的毒药”的高氯酸根的出现，似乎给那些希望找到火星生命的公众当头泼了一盆冷水。但科学家们却并不这样看。NASA网站上的消息公布了发现高氯酸根的全部过程。“发现高氯酸盐对于生命而言既不是好事也不是坏事，但它使我们重新评估对于火星生命的认识。”NASA喷气推进实验室的MECA（显微、电子化学及传导分析仪）首席科学家Michael Hecht表示。 “这是NASA一贯的政策。”王阿莲在接受《科学时报》采访时表示：“自NASA成立之日起，它就要面对公众，因为它花的是纳税人的钱，就要不断地发布消息，让公众知道它做了哪些事情，借此吸引公众的注意，同时激励年轻孩子们，他们将会成为下一代NASA的科学和工程团队。” 据王阿莲介绍，这次“凤凰”号上装备了两台重要的仪器，一个是MECA，是一种湿化学仪器，它有4个类似化学实验室中用的“小烧杯”。“凤凰”号机械臂把挖掘到的土壤放入其中，进行湿化学分析。MECA带有一些探测器，可以探测各种阴阳离子。“这次就发现了高氯酸根的信号，但不能肯定是哪一类高氯酸盐，因为样品已经溶化掉了。”另一个重要仪器是TEGA（热萃取气相质谱仪），它有8个“小炉子”，加热样品时会有气体逸出，其后有探测精度很高的质谱仪可以探测这些气体中到底含有什么成分。 “这次两个仪器获取的结果不完全一致，MECA检测到了高氯酸根，但是TEGA并没有捕捉到科学家们预期中的氯气逸出。”王阿莲说：“虽然不确定到底是哪种高氯酸盐，但是NASA还是要发布结果，这是为了更好地吸引公众。严谨的科学结论将最终发表在《自然》、《科学》和《地球物理杂志—行星科学》等学术期刊上。” 公众担心高氯酸根会对火星生命不利，对此王阿莲认为，高氯酸根并非是一种从根本上会抑制生命出现的有毒物质，生命物质中也发现有高氯酸根。“目前尚不确定‘凤凰’号发现的是哪一种高氯酸盐。不同的高氯酸盐有不同的性质，哪种阳离子与高氯酸根结合会对生命产生根本威胁尚待确定。” 此外，这些高氯酸根是否是“凤凰”号运载火箭带上火星的残留燃料也有待确认。王阿莲表示，在科学研究中进行认真的误差分析十分必要——“凤凰”号在火星极地的土壤中掘冰十分艰难，再将样品准确地放入“小烧杯”也需要作很多努力。这些操作和分析过程中都会产生一些误差，需要作出详尽的分析。NASA“凤凰”号的科学团队目前正处于非常忙碌的探测器操控阶段，后续还会有一些作基础研究的科学家加入进来，最终的结果将通过科学论文作出报告。 探寻火星生命：未竟的旅程 火星大气稀薄、气压很低，受到太阳辐射将快速增加动能，带动火星表土形成与地球上类似的尘暴，有时甚至发展成全球性的火星尘暴。尘暴也会对火星生命遗迹的存留构成威胁。加州大学教授乔治德罗利曾指出，火星尘暴产生的电场，会将火星稀薄大气里的水和二氧化碳分子割裂开来。那些分子能够自由地形成过氧化氢或者其他强氧化剂，这些物质将扫除火星表面对形成生命具有关键性作用的任何有机分子。 然而这并不能排除火星环境下可能的生命形态与地球不尽相同。“这个想法在所有作火星探测的科学家的脑海里都存在。”王阿莲表示。虽然不在天外生命探测的领域中工作，但是她通过学术会议大致了解其中的基本观点。“会有一些共同点，如需要有长时间的液态水存在，基本的氮、磷、氧、碳等可能还是基本的生命组成元素，但到底以什么样的化学键相结合还有待探索。” 在火星上寻找生命无异于大海捞针，现在人类仅仅走完第一步，找到了水，但接下来水的酸碱度是否适合还需要研究确证。此外，王阿莲认为，什么样的仪器能够真正探测火星生命还有待研究设计及证实。“这样的探测技术如果不成熟也不能马上飞，毕竟一个螺丝钉没有拧紧就可能前功尽弃，必须一步一步做严谨的工作。” 眼下，由于“凤凰”号找水的巨大成功，NASA决定将它的任务再延长至9月底。“从NASA的角度讲，送一套很贵的仪器上火星，只要能够工作就会继续尽量争取多出成果。”王阿莲说。据了解，发现高氯酸根有功的MECA的4个烧杯已经用了2个，余下的2个将继续用于分析火星土壤以重证高氯酸根的存在。“凤凰”号将继续在其周围进行挖掘，进一步提高冰在土样中的比率，不断摸索提高样品输入的准确性，并使用热萃取气相质谱仪作进一步分析。 除了寻找水和含有生命特征的物质之外，“凤凰”号还承载了一台由加拿大研制的极地低温“气象站”仪器，用来研究火星气候的变化。但目前，对“凤凰”号寿命最大的威胁是天气，因为它很接近火星北极，日照将越来越短，它的太阳能电池板将面临考验。 新的火星探测计划正在路上。NASA将于2009年发射“火星实验室”登陆车。欧空局的“地外火星”登陆车将于2013年发射，继续探索火星生命。执行这一计划的团队以欧空局科学家为主，美国派科学家参加。王阿莲2007年获得NASA资助，参与这项新的研究计划。

美国洛斯阿拉莫斯国家实验室表示，美、法两国科学家合作研究小组9月21日将研制的、名为“ChemCam”的仪器交付给了喷气推进实验室。该仪器将安装在计划于2011年发射的火星探测车“好奇”(Curiosity)上，其作用是帮助人们了解火星上的化学元素。 　　据悉，未来新的火星探测车抵达火星表面开始工作时，“ChemCam”仪器带有的激光器会向距离火星探测车7米处的目标发射激光，并利用激光诱导分解光谱(laser-induced breakdown spectroscopy)技术检测被激光照射目标物质所含的化学成分或元素。 　　具体分析过程是，首先用激光束轰击分析目标，轰击点仅为针头大小。在激光的作用下，被轰击的物质发生蒸发。随即利用光谱分析仪捕捉和分析蒸发物质发出的闪光。由于原子在激光作用下转变成电离原子时将发出光波，而不同的原子在电离时发出的光波波长不同，因此“ChemCam”可以通过将观察到的光波波长与自身携带的原子光谱数据库的数据进行比较，从而推断出被轰击目标物质中所含的原子或元素。 　　研究人员表示，即使岩石目标被灰尘遮盖也难不倒“ChemCam”分析仪，因为它可以先用激光清理掉灰尘或其他覆盖物，再对岩石样品进行分析。洛斯阿拉莫斯国家实验室“ChemCam”仪器研制负责人罗杰维恩斯说，他们汇集了众多的新理念才将该仪器变为现实。 　　“ChemCam”仪器法国参与人员负责人斯尔维斯特莫瑞斯认为，该仪器如同地质化学观察仪，将为人们提供有关火星的组成成分数据，以了解它过去、现在或将来是否适于居住。同时该仪器还将帮助火星探测车控制组选择最有价值的目标，供探测车上的其他仪器进行研究。未来，美、法联合研究小组将共同操控“ChemCam”在火星上的元素分析活动，并解释获得的数据。 　　“好奇”火星探测车是迄今为止针对火星探测最大且能力最强的机器人。它采用核动力驱动，自身重量超过了900公斤，尺寸大小如同小汽车。搭载它进入火星大气层的太空舱的大小甚至超过了当年搭载3名宇航员的“阿波罗”登月舱。包括“ChemCam”在内，“好奇”探测车上所要携带的仪器总数为10台。其他的仪器能够帮助人们了解火星矿产、嗅出有机物质、观察气象和辐射环境、钻探火星岩石(深度为数厘米)。根据原定计划，“好奇”探测车将于2011年11月从佛罗里达航天中心发射，2012年8月抵达火星。

p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 执行我国首次火星探测任务的天问一号火星探测器由环绕器、着陆巡视器两部分组成，总质量约5吨。 br/ span class=" dplayer-bezel-icon" /span /p div class=" img-para" style=" text-align: center " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202011/uepic/658bcabc-84a9-4d8f-bce0-087883efbedc.jpg" title=" 5581487952591340.jpg" alt=" 5581487952591340.jpg" / /div p class=" img-desc" 天问一号火星探测器 /p p data-node-type=" Paragraph" span data-node-type=" Text" strong 环绕器携带了7台科学仪器： /strong /span br data-node-type=" Break" / /p p data-node-type=" Paragraph" span data-node-type=" Text" 01 高分辨率相机 /span br data-node-type=" Break" / /p p data-node-type=" Paragraph" span data-node-type=" Text" 它用于拍照火星表面重点区域精细观测图像，研究火星地形地貌和地质构造。 /span br data-node-type=" Break" / /p p data-node-type=" Paragraph" span data-node-type=" Text" 02 中分辨率相机 /span br data-node-type=" Break" / /p p data-node-type=" Paragraph" span data-node-type=" Text" 它用于探测火星地形地貌及其变化，绘制火星全球遥感影像图。 /span br data-node-type=" Break" / /p p data-node-type=" Paragraph" span data-node-type=" Text" 03 火星矿物光谱探测仪 /span br data-node-type=" Break" / /p p data-node-type=" Paragraph" span data-node-type=" Text" 它用于分析研究火星整体化学成分与化学演化历史、火星矿物组成与分布以及析火星资源及其分布区。 /span br data-node-type=" Break" / /p p data-node-type=" Paragraph" span data-node-type=" Text" 04 次表层探测雷达 /span br data-node-type=" Break" / /p p data-node-type=" Paragraph" span data-node-type=" Text" 用于探测研究火星的内部结构、主要成分以及火星表面地形等。 /span br data-node-type=" Break" / /p p data-node-type=" Paragraph" span data-node-type=" Text" 05 火星磁强计 /span br data-node-type=" Break" / /p p data-node-type=" Paragraph" span data-node-type=" Text" 它用于探测研究火星电离层和火星空间磁场环境等。 /span br data-node-type=" Break" / /p p data-node-type=" Paragraph" span data-node-type=" Text" 06 火星能量粒子分析仪 /span br data-node-type=" Break" / /p p data-node-type=" Paragraph" span data-node-type=" Text" 它用于绘制火星全球和地火转移轨道不同种类能量粒子辐射的空间分布图，研究近火星空间环境和地火转移轨道能量粒子的能谱、元素成分和通量的特征及其变化规律。与其它几台仪器等联合起来，还能够用于研究近火星空间能量粒子辐射与大气的关系，太阳风暴能量粒子事件对火星大气逃逸的影响与相互作用的规律，火星粒子加速与输运过程。 /span br data-node-type=" Break" / /p p data-node-type=" Paragraph" span data-node-type=" Text" 07 火星离子与中性粒子分析仪 /span br data-node-type=" Break" / /p p data-node-type=" Paragraph" span data-node-type=" Text" 它用于研究太阳风和火星大气相互作用、火星激波附近中性粒子加速机制，以及火星等离子体中的粒子特性等。 /span br data-node-type=" Break" / /p p data-node-type=" Paragraph" span data-node-type=" Text" /span br data-node-type=" Break" / /p p data-node-type=" Paragraph" span data-node-type=" Text" strong 巡视器 /strong /span span data-node-type=" Text" ，也就是火星车，携带以下6台科学仪器： /span br data-node-type=" Break" / /p p data-node-type=" Paragraph" span data-node-type=" Text" 01 次表层探测雷达 /span br data-node-type=" Break" / /p p data-node-type=" Paragraph" span data-node-type=" Text" 它用于对火星地下一定深度进行探测，从而研究巡视区火星表层、次表层地质分层结构与组成类型。 /span br data-node-type=" Break" / /p p data-node-type=" Paragraph" span data-node-type=" Text" 02 地形相机 /span br data-node-type=" Break" / /p p data-node-type=" Paragraph" span data-node-type=" Text" 它用于研究火星表面形貌和地质构造特征。 /span br data-node-type=" Break" / /p p data-node-type=" Paragraph" span data-node-type=" Text" 03 多光谱相机 /span br data-node-type=" Break" / /p p data-node-type=" Paragraph" span data-node-type=" Text" 它用于研究火星表面形貌特征与物质类型分布。 /span br data-node-type=" Break" / /p p data-node-type=" Paragraph" span data-node-type=" Text" 04 火星气象测量仪 /span br data-node-type=" Break" / /p p data-node-type=" Paragraph" span data-node-type=" Text" 它用于研究火星表面气候特征，监测火星表面声音。 /span br data-node-type=" Break" / /p p data-node-type=" Paragraph" span data-node-type=" Text" 05 火星表面磁场探测仪 /span br data-node-type=" Break" / /p p data-node-type=" Paragraph" span data-node-type=" Text" 它用于探测研究着陆区火星磁场、火星空间磁场和火星内部局部构造。 /span br data-node-type=" Break" / /p p data-node-type=" Paragraph" span data-node-type=" Text" 06 火星表面成分探测仪 /span br data-node-type=" Break" / /p p data-node-type=" Paragraph" span data-node-type=" Text" 它用于识别火星表面矿物分析和岩石，分析火星表面物质的化学元素组成。 /span br data-node-type=" Break" / /p p data-node-type=" Paragraph" span data-node-type=" Text" /span br data-node-type=" Break" / /p p data-node-type=" Paragraph" span data-node-type=" Text" 这些不同分辨率的相机和能探测火星浅层结构的浅层雷达等，未来可以帮助我们进行火星上的水冰分布、物理场和内部结构的研究，进而建立起对火星全面而基础的认识。 /span /p

现代火星是否存在液态水，对于星际移民、近代火星气候演化研究具有重要意义。液态水是塑造火星宜居环境乃至存在生命的前提。以往研究已证明早期火星曾存在大量液态水，而后伴随火星早期大气逸散，气候环境发生重大转变，极低的气压和水汽含量导致今天火星上液态水难以稳定存在而只能以固态或气态的形式存在。然而，“凤凰号”机械臂上观测到的液滴证明当前火星高纬度地区夏季可以出现含盐液态水，数值模拟也显示适合液态水存在的气候条件可以短暂出现在当今火星某些地方。然而，气温最高的火星低纬度地区是否存在液态水，至今仍缺少直接的观测证据。 　　2021年我国“天问一号”火星任务搭载的“祝融号”火星车成功着陆于乌托邦平原（Utopia Planitia，UP）南部边缘（109.925°E， 25.066°N）。该地区位于火星北半球晚西方纪低地（northern lowlands）单元，属于火星低纬度地区。截止冬季休眠，“祝融号”火星车工作了350多个火星日，行程约2千米，获得了大量宝贵的科学探测数据。 　　中国科学院地质与地球物理研究所研究员秦小光、王旭、吴海斌，联合国家天文台研究员刘建军、任鑫，大气物理研究所博士孙咏等，利用“祝融号”搭载的导航地形相机、多光谱相机和火星表面成分探测仪，对该地区沙丘表面的微观形貌特征和物质成分特征开展研究，首次发现了“祝融号”着陆区的沙丘表面存在结壳、龟裂、团粒化、多边形脊、带状水痕等表面特征（如图），同时，通过光谱数据分析发现，沙丘表面富含含水硫酸盐、蛋白石、含水铁氧化物等物质成分。科研人员结合“祝融号”火星气象仪的实测数据和其他火星探测器的地表观测气象数据，在排除地下水和CO2的可能后，确定这些表面特征与降温时在含盐沙丘表面的降霜或降雪有关。含盐沙粒促使霜雪在低温下融化形成含盐液态水，盐水干燥后含水的硫酸盐、蛋白石和铁氧化物等含水矿物胶结沙粒形成风沙团粒乃至结壳，且结壳进一步干燥形成龟裂。后期的再次降霜降雪在结壳上进一步形成多边形脊和带状水痕等液态水活动痕迹。同时，根据沙丘上陨石坑的统计，确定沙丘形成于距今约40-140万年前以后，结合水的三相图关系推定，在晚亚马逊纪的火星地轴大倾角时期，水汽从极地冰盖向赤道方向的扩散传输导致火星低纬度地区出现多次湿润环境，由此研究提出，火星地轴大倾角时低纬度地区低温有助于降霜降雪、导致含盐沙丘表面结壳和团粒化，造成沙丘固化并留下液态水活动痕迹的形成模式。 　　上述成果推进了在火星低纬度地区液态水地面观测证据的研究，揭示了在表面温度相对温暖、适宜的低纬度地区，现代火星气候可出现更潮湿的环境。这对探索火星气候演化历史、寻找宜居环境具有重要意义，并为未来寻找生命存在提供了关键线索。相关研究成果发表在《科学进展》（Science Advances）上。 沙丘表面水痕迹。（a）图e中剖面位置地形等高线图；（b）亮结壳上条带状痕迹和疑似水浸土块碎屑与暗沙垄上风沙团粒的MSCam相机鸟视照片；（c）亮多边形脊和龟裂的放大图像；（d）环形区及其条带状边界痕迹的照片；（e）亮沙丘西翼两个纵向暗沙垄之间洼槽的三维图像，其中白虚线是图f剖面的位置；（f）图e中白虚线的地形剖面图。

乍一看，美国宇航局(NASA)打算在2020年发射的火星探测器是正在这颗红色星球上漫步的&ldquo 好奇&rdquo 号火星车的&ldquo 孪生兄弟&rdquo 。它将使用相同的底盘，并且由同样的&ldquo 天空起重机&rdquo 系统将其送至火星表面。然而8月1日宣布的将由新探测器搭载的7件仪器显然使2020年的火星探测任务变得更加简洁、灵活。 　　数字便能说明一切：&ldquo 好奇&rdquo 号火星车的有效载荷为75千克，其建造成本为1.8亿美元 &ldquo 火星2020&rdquo 号有效载荷为40千克，耗资1.3亿美元。而腾出的空间为储存最终将被送回地球的岩石样本留出了地方。 　　与&ldquo 好奇&rdquo 号火星车相比，一些仪器也将变得更加先进。例如，全景摄像机-Z将携带一个变焦镜头，从而使研究人员能够摄制三维影片。更重要的是，可变焦摄像机将使得火星车能够看得更远并且提前发现危险情况，它可帮助分析火星表面的矿物质并规划火星车行驶路径。而其他一些仪器，例如挪威制造的探地雷达则是全新的。 　　7件仪器中最令人感兴趣的是麻省理工学院提出的造氧试验设备，它将从火星大气中获取二氧化碳，然后用二氧化碳做原料制造氧气。NASA说，氧气不仅可作为火箭燃料的助燃剂，也可供未来造访火星的宇航员呼吸，因此这一试验&ldquo 将有助加深认识人类探索者怎样利用火星表面的自然资源&rdquo 。 　　西班牙科学家提议研制&ldquo 火星环境动态分析仪&rdquo 并获通过。它由一系列传感器组成，可提供火星表面的温度、风速、风向、气压、相对湿度以及灰尘颗粒尺寸和形状等数据。下一代火星车还将装备由挪威研究者发起的探测雷达，它可对火星表面下浅层进行厘米精度级别的地质构造分析。 　　该火星车还将携带一种探测有机成分的紫外激光扫描仪和一种可对盐粒大小的目标进行分析的X射线荧光光谱仪。此外，还有一种成像仪器可对火星岩石和风化层进行成像及化学成分分析，探测其中的有机成分。 　　在当天于华盛顿哥伦比亚特区召开的新闻发布会上，这些新的功效得到了NASA科学首席助理John Grunsfeld的狂热褒奖。他说：&ldquo 与&lsquo 好奇&rsquo 号相比，这真是一套加大了马力的工具。&rdquo 　　不过，总体而言，NASA精简了&ldquo 火星2020&rdquo 探测器的有效载荷。最值得注意的是，它缺乏一件像&ldquo 好奇&rdquo 号火星车的火星样本分析(SAM)套件&mdash &mdash 其中包含烘箱和质谱仪，可以搜索一个样本中特定的有机分子。 　　NASA当天发表声明说，这7件仪器是从该机构收到的来自世界各地的58个方案中挑选出来的，这些方案是此前火星车所收到方案数量的两倍，说明科学界对探索火星&ldquo 格外感兴趣&rdquo 。 　　&ldquo 火星2020&rdquo 号仍然可以用一个更有限的方式寻找生命迹象。它携带的两台仪器&mdash &mdash SuperCam和SHERLOC&mdash &mdash 将安装拉曼光谱仪。这些仪器将用不同频率的激光激发样品中的分子，并从激发中寻找相关的辐射。拉曼光谱仪还有另一个优势：运行速度快。项目科学家Ken Farley表示：&ldquo 时间非常紧迫。&rdquo 　　NASA说，下一代火星车的任务首先是在&ldquo 好奇&rdquo 号等探测器的基础上，进一步探寻火星过去的生命迹象。其次是收集火星岩石和土壤样本，这些样本在另一个火星考察任务中将被带回地球。 　　在美国航天探测计划中，火星是主要目标之一。2016年，美国将发射&ldquo 洞察&rdquo 号无人火星着陆探测器，考察火星内部。美国还参与欧洲空间局的火星探测计划，包括将于2016年发射火星轨道探测器以及在2018年发射火星车。最终，美国计划于本世纪30年代把宇航员送上火星。

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我国科学家发现火星水活动迹象。5月11日，《科学进展》发表一项关于火星水活动的重要研究成果。基于祝融号火星车获取的短波红外光谱和导航地形相机数据，我国科研人员在火星表面发现了一种形貌上类似沉积岩的板状亮色岩石，进一步分析发现，这些板状亮色岩石富含含水硫酸盐等矿物。这标志着祝融号国际首次利用巡视器上的短波红外光谱仪在火星原位探测到含水矿物。（A）“祝融号”着陆点地貌图。（B）“祝融号”巡视路线图。中科院国家空间科学中心供图“祝融号在地质年代较为年轻的着陆区发现水活动的迹象表明，亚马逊纪时期的火星水圈可能比以往认为的更加活跃。这一发现对理解火星的气候环境演化历史具有重要意义。”论文第一作者兼通讯作者、中科院国家空间科学中心研究员刘洋说。我国首次火星探测任务天问一号搭载的祝融号火星车于2021年5月15日成功着陆于乌托邦平原南部区域。截至目前，祝融号火星车已经在火星北部低地的乌托邦平原区域行驶1年，累计行驶近2000米，获得了大量宝贵的科学探测数据。已有的撞击坑定年工作显示，祝融号火星车着陆区位于经过了后期重塑事件的亚马逊纪地层。亚马逊纪时，火星的气候已经从暖湿变为以寒冷干旱为主。轨道遥感数据分析显示，着陆点周围分布的多种地貌特征指示乌托邦平原曾经可能存在大量的挥发分。然而，“受限于空间分辨率和覆盖率，轨道遥感数据并没有在着陆区附近发现含水矿物，这为此类地貌的形成机制和该地区水活动的性质带来了诸多疑问。”刘洋表示。研究团队认为，祝融号发现的板状亮色岩石是一层着陆区本地发育的硬壳。相比美国海盗一号火星着陆器原位观察到的破碎岩石，祝融号着陆区的硬壳似乎更耐侵蚀，同时该硬壳层相对较厚。“形成如此厚的硬壳层，需要大量的液态水，仅靠大气中的水蒸气是形成不了的。”刘洋解释说。同时，研究发现，着陆区不存在明显的地表径流或河道痕迹，而且巡视路线周围并未发现由水体蒸发形成的蓬松的地表和盐霜残留物，从而排除了着陆区表面有大规模水体活动的可能。对此，研究团队提出了一种新的形成机制。该机制认为，火星沉积期前的土壤风化层在富含盐类的地下水上升或渗透期间经历了胶结和岩化作用，形成了观察到的板状岩石。盐类胶结物在毛细孔隙或靠近潜水面的地下水中沉淀，并发生活跃的蒸发和聚集。地下水位的间歇性波动可能会使硬壳进一步增厚，并形成层状结构。随后，覆盖在硬壳上的表土受到侵蚀作用流失，从而使得抗侵蚀的硬壳层暴露了出来。刘洋表示，祝融号火星车的发现表明，火星在亚马逊纪时期的水活动可能比以前认为的更加活跃。祝融号着陆区以及火星北部平原的广泛区域可能含有大量以含水矿物形式存在的可利用水。

合声波是广泛存在于地球和其他行星磁层中的一种电磁波动。将合声波的电磁信号转化为声音后听起来像清晨群鸟的合唱声，因而得名合声波。合声波能够通过共振的方式加速空间中的高能电子，在磁暴活动期间引发地球辐射带电子通量的快速上升；同时，合声波能够将空间中的高能电子散射到大气层中，形成弥散和脉动极光现象。 　　合声波的特征之一是其频谱通常呈现出窄带的快速扫频结构。该扫频结构的激发机制引起了人们的兴趣，科学家对此提出了多种理论模型。然而，关于合声波为何会出现扫频以及如何计算扫频率的问题存在争议。其中，一个主要争论点是背景磁场的不均匀度是否在合声波的扫频中起到关键作用，以及这种不均匀度如何影响合声波的扫频现象。此前，中国科学技术大学队提出的合声波“Trap-Release-Amplify”(TaRA)模型基于现代等离子体物理理论，认为磁层中合声波的扫频是非线性过程与背景磁场不均匀度共同作用的结果，并提供了相应的扫频率计算公式。然而，地球磁层中的磁场不均匀度变化有限，无法在更大的参数空间内对TaRA模型开展测试。 　　火星与地球之间存在不同的磁场环境：地球拥有全球性的类偶极磁场，而火星则只存在局地的岩石剩磁。在火星的剩磁环境中，MAVEN卫星也曾观测到类似合声波事件。图1展示了在火星和地球上观测到的波动事件以及相应的背景磁力线轨迹。研究通过计算发现，火星与地球的背景磁场不均匀度相差了五个数量级。对比研究地球和火星上的波动事件，可在更加极端的条件下测试此前所提出的TaRA模型。 　　本研究基于MAVEN卫星对火星粒子分布的观测，结合相应的火壳剩余磁场模型，采用基于第一性原理的粒子模拟方法，重现了火星上观测到的类合声波动现象。研究通过对粒子相空间分布的分析，确认了这种波动的扫频过程与地球上的合声波一致，即均由非线性过程引发。此外，该研究进一步使用TaRA模型提供的两种不同方法来计算合声波的扫频率，并将其与观测和模拟结果进行对比。研究发现，基于非线性过程和背景磁场不均匀度计算出的扫频率与模拟结果之间存在高度一致性。研究表明，尽管火星和地球拥有不同的磁场和等离子体环境，但在火星上观测到的类合声波动与地球磁层中的合声波动遵循相同的基本物理过程。同时，本研究还在磁场不均匀度相差五个数量级的极端条件下验证了TaRA模型所描述的扫频基本物理过程的广泛适用性。这一发现不仅确认了火星上存在合声波动，而且为在极端条件下验证和应用TaRA模型提供了重要支持。 　　相关研究成果以Whistler mode chorus waves at Mars为题，发表《自然-通讯》(Nature Communications)上。日本京都大学、美国加州大学洛杉矶分校、意大利ENEA非线性等离子体物理中心及浙江大学的科研人员参与研究。研究工作得到中国科学院类地行星先导专项、国家自然科学基金和中央高校基础研究经费的支持。火星和地球上的磁力线位型以及观测到的合声波频率-时间谱图

北京时间12月21日消息，据美国国家地理网站报道，美国宇航局的“火星奥德赛”探测器自2001年进入这颗红色行星的轨道以来，已经对其进行了近10年的观测，下面是该探测器拍摄的部分火星图片。 　　1.宏伟壮观的火星陨石坑 　　宏伟壮观的火星陨石坑(图片提供：NASA/JPL-Caltech/ASU) 　　一颗陨石猛烈撞击火星，在地表形成巴库洛尔(Bacolor)陨石坑，碰撞产生的能量使地表远古物质向四面八方飞溅。巴库洛尔陨石坑是这颗红色行星表面的一个直径12英里(20公里)的深坑。这张“宏伟壮观的”火星陨石坑图片，是利用“火星奥德赛”探测器上的热辐射成像系统(THEMIS)在2002年到2005年间拍摄的照片合成的。据美国宇航局说，这周“火星奥德赛”探测器成为火星史上工作时间最长的飞船。 　　该飞船在2001年10月24日进入火星轨道，到今年12月15日，它已经在这颗红色行星周围工作了3340天(近10年)。“火星奥德赛”打破了“火星全球探勘者”号之前创下的记录，后者在1997年9月11日进入火星轨道，2006年11月2日停止运行。据加利福尼亚州帕萨迪纳美国宇航局喷气推进实验室“火星奥德赛”项目科学家杰弗里普朗特说，迄今为止“火星奥德赛”获得的最有名的发现，也是它的第一项发现——找到有大量水冰埋藏在干燥的火星地表下的证据。他说：“这一发现非常令人兴奋，因为这是该任务的一个重要目标。” 　　2.崎岖不平的火星地形 　　崎岖不平的火星地形(图片提供：NASA/JPL-Caltech/ASU) 　　从这张合成图上可以看到夜迷宫(Noctis Labyrinthus)裸露区的高原和山谷，这是利用“火星奥德赛”在2003年到2005年收集的数据合成的。这种崎岖不平的地形是由火星外壳拉伸和碎裂形成的。当断层分开时，地下冰和水会从裂缝涌出，导致地表坍塌。普朗特表示，“火星奥德赛”的最初任务有两个：确定火星表面的组成成分和测量这颗红色行星的放射性，为未来可能进行的人类火星探索任务做准备。 　　3.火星峡谷合成图 　　火星峡谷合成图(图片提供：NASA/JPL-Caltech/ASU) 　　这张迷宫(Noctis Labyrinthus)的峡谷伪彩色合成图，是用“火星奥德赛”在2003年4月到2005年9月间收集的图片合成的。该图着重强调了一个峡谷交汇处形成1.3万英尺(4000米)深的洼地。 　　按照最初计划，“火星奥德赛”还有一个飞船同伴，即已知的“2001火星观测者”登陆器，但是1999年火星气候轨道器和火星极地登陆者”号探测器失灵后，美国宇航局取消了该任务。 　　然而，为被取消的这项登陆器任务设计的仪器，又用在了美国宇航局的其他火星登陆器——“凤凰”号上，这颗探测器于2008年到达火星表面，现在已经停止运行。美国宇航局的普朗特表示，“火星奥德赛”的飞船同伴以这种方式“最终到达火星”。“这也是该探测器取名‘凤凰’号的原因——凤凰燃为灰烬后，再从灰烬里得到重生。” 　　4.泪滴状台地 　　.泪滴状台地(图片提供：NASA/JPL-Caltech/ASU) 　　从这张由“火星奥德赛”探测器拍摄的照片可以看到，位于火星战神谷(Ares Vallis)地区附近的泪滴形状的台地向外延伸开来。科学家认为，凸起的岩石结构曾转变了火星表面的洪水流向。这个探测器长期围绕该行星运行，使科学家可以监控火星上每年的季节变化，其中包括冬季极区上空大气里的二氧化碳是如何凝结的。 　　5.被穿透的陨石坑 　　被穿透的陨石坑(图片提供：NASA/JPL-Caltech/ASU) 　　火星上的这个重叠陨石坑看起来就像是一个被箭穿透的苹果。这张图片是美国宇航局的“火星奥德赛”探测器在2005年5月拍摄的。每个陨石坑的直径都有几英里，这是由一颗陨石在落地前的很短时间内分裂成两个后，在地面撞击出来的两个碗状陨坑。普朗特表示，“火星奥德赛”一生比较幸运，没有遇到过真正的困难。但在2003年的万圣节期间发生过“最大危机”，一个“超级太阳暴”释放出大量带电粒子，对火星表面的所有电子设备都造成了巨大破坏。“火星奥德赛”上的辐射测量仪失灵，不过稍后它又恢复了正常。 　　6.火星沙海 　　火星沙海(图片提供：NASA/JPL-Caltech/ASU) 　　在这张合成图上看到的这些由风塑造的黑色沙丘海洋，是利用“火星奥德赛”在2002年12月到2004年11月间拍摄到的照片合成的。这片沙丘位于火星北极极冠上，面积相当于德克萨斯州那么大，它拥有更冷区域(蓝色)和更温暖的区域(黄色和橙色)。普朗特表示，对于一艘在轨道里运行了将近10年的飞船来说，“火星奥德赛”目前的状况非常好。 　　它的大部分仪器仍在继续运行，“火星奥德赛”的备用系统还从没用过。也许这艘飞船面临的主要限制因素，是它在轨道里运行一周所需的少量燃料。据科研组成员估计，如果这艘飞船的轨道没有太大调整，“火星奥德赛”剩下的燃料最少还可供它运行10到15年。 　　7.沙丘艺术 　　沙丘艺术(图片提供： NASA/JPL-Caltech/ASU) 　　在2006年“火星奥德赛”拍摄的这张照片上，由众多风塑沙丘构成的图案，看起来很像一幅抽象画。按照最初计划，该飞船是去执行一项持续时间仅为3年的任务，但是到今年的10月，美国宇航局已经把它的工作寿命延长了3倍。现在该飞船打算运行到2012年底，这项任务可能还会被延长，用来帮助美国宇航局的火星科学实验室——“好奇”号，该计划预计将于2012年8月发射升空，前往火星。 　　美国宇航局的普朗特表示，目前“火星奥德赛”担任该局的火星车“勇气”号和“机遇”号的通讯中转站，它或许也能为“好奇”号提供相同服务。他说，“如果2012年后这艘飞船依旧很‘健壮’，我们将会继续让它再运行几年。”