火星96(另外稱之為火星8號)是一個俄羅斯的火星探測器,于1996年11月16日发射。发射后不久,D2组级上面级第二次點火失敗,导致任务失败。火星96的前一个项目是火卫一计划,后继项目是福布斯-土壤探测器。
历史
火星96太空探測器是基於1988年发射的火卫一计划的弗伯斯1號和弗伯斯2號的架構所建造而成,改进了造成它们失败的已知问题,总质量略微低于二者。
火星96号是20世纪90年代苏联/俄罗斯唯一的月球或行星探测器,这是一项雄心勃勃的任务,旨在研究火星大气层、表面和内部的演化。最初计划由两艘探测器组成,火星94号和火星96号,但任务被推迟,最终合并为火星96号和火星98号。随后,火星98号被取消,火星96号成为苏联解体后俄罗斯首个进入地球轨道以外的深空探测任务。整个探测器由一个轨道器、和着陆器(两个小型自主固定探测器和两个独立的穿透器)组成。该任务搭载了大量仪器,这些仪器由法国、德国、其他欧洲国家和美国提供。类似的仪器后来也搭载在2003年发射的火星特快車探测器上。该项目的科学家是亚历山大·扎哈罗夫。
科學目標
火星96是為了解決人類對於未知的火星所產生的數個難題。任務的科學目標是要解開火星的表面、大氣、內部構造的演進史,其他目標包括軌道環繞器的天體物理研究,具有高增益天線、中增益天線各一座。兩片大型太陽能電池板在火星96的彼測。另外有一枚可拋式推進系統,在火星96插入火星軌道時與之分離。兩臺表面登陸器位於軌道探測器的頂部;兩枚表面穿透器則與推進裝置相連,位於軌道探測器中間部分有微處理器、內部暫存系統。表面登陸器具有數據處理元件(SDPI),可以操控表面登陸器的運作;通訊部件包含接收器與發送器,可進行數據傳輸,數據傳輸速度最快可達8,000位元/秒。表面穿透器預定運作一年。
原定計畫
發射
火星96在1996年11月16日藉由質子-K/DM組級運載火箭航向火星,本型號的第四節運載火箭在此之前只使用過兩次,分別是1988年前往火星的弗伯斯1號、弗伯斯2號。前三節燃料會完全耗盡並脫離,而第四節——也被稱做Block D-2會將火星96送入環繞地球的停泊軌道;此後Block D-2會再次點火,將火星96導向火星位置,。當Block D-2燃料耗盡,會與軌道探測器分離,開始展開自身的天線同時啟動軌道探測器的推進裝置。行進的過程中,太陽能電池板、PAIS科學平台也開始運作。
星際遨遊
星際漫遊長達10個月,兩次軌道修正計畫原定在本階段進行,天體物理學研究也會在此時運作。計畫到達火星時間為1997年9月12日。
抵達
在抵達前5天,火星96將登陸探測器釋放在北半球兩個不同的地點,將登陸探測器釋放後,軌道探測器會改變軌道,為進入環繞火星做準備。在適當的時刻,軌道探測器的主引擎會啟動並使之減速,進而進入環繞火星軌道。一開始的軌道近地點約500公里;遠地點約52000公里,環繞週期為43.09小時。
登陸探測器著陸
在軌道探測器進入火星軌道之時,登陸探測器已經在火星上軟著陸。兩臺登陸探測器的程序是相同的,均先藉由氣動壓力減速,在距離火星表面19.1公里時開啟降落傘;18.3公里高空則與防熱盾分離。到達火星表面時,下方有安全氣囊的登陸探測器會與降落傘分離。著陸完成後,四片花瓣狀的外罩會打開,並傳送訊後給軌道探測器。
軌道探測器環繞
軌道探測器的第一個任務是確認兩臺登陸探測器均傳送成功著陸的訊號。釋放穿透探測器的時間為進入火星軌道環繞7至28天後進行,在穿透探測器釋放之前無法進行其他的科學研究,直到穿透探測器、某先推進部件被移除後方可進行。
穿透探測器穿刺
兩枚穿透探測器的構造相同、著陸程序也一致。利用旋轉的方式脫離軌道探測器,並觸發固態火箭的啟動,開始朝向火星表面靠近。經過20~22小時後,穿透探測器會與火星表面大氣接觸,此時會啟動剎車裝置,前穿透部與後著陸部分離,如此可以使前穿透部插入更深的火星表面,穿刺進入後,可以透過與後著陸部的連線將訊息回傳給軌道探測器。
軌道探測器科學探測
約進入火星軌道環繞1個月後,此時已拋棄推進裝置、釋放穿透探測器,正是進入主要科學探測階段。原定軌道探測器至少運作一個地球年,其中環繞軌道會飛越火衛二、但飛掠火衛一的計畫在最終版本未能實現。如過延展計畫付諸實行,多運行的2~3個月環繞週期將減至9小時。
上的火星96]]
任務失敗
1996年11月16日20時48分53秒(格林威治標準時間)質子K型運載火箭發射升空,直到進入停泊軌道時情況一切正常。然而不久之后,D2组级上面级第二次點火遭遇到困難,火星96被分離,而且推進器也自動重新點燃,沒了推進器推送的火星96再入大氣層並在太平洋、智利、玻利維亞一帶解體成一條320公里長的碎片帶;第四節火箭D2组级隨後也焚毀於大氣層。但美國與俄羅斯對於重返大氣層的時間認定上存在分歧,如下所述。
結論
審查委員會對於火星96的失敗無法確定是Block D-2的問題還是火星96本身的故障。主因為審查委員會無法取得關鍵部件的遙測數據,進而無法推斷失敗的主因。
除此之外有關於墜毀地點也引發爭論,因為火星96攜有200公克小珠狀的鈽-238,鈽-238被裝載在穿透探測器、登陸探測器中,依照設計理論上可以承受住重返大氣層的熱力,所以很有可能散落在地球上,造成輻射汙染。縱然這些攜有鈽-238的物件可能會對地球造成嚴重的影響,但俄羅斯當局並未做出進一步的彌補行動,所以沒有去回收這些汙染物。到了1997年3月,美國航太司令部更表態提到,聲稱火星96並未如俄方所說,進入正確的重返地球軌道。
注释
參見
*太陽系探測器列表
*弗伯斯1號
*弗伯斯2號
*福布斯-土壤
*火星探測
參考文獻
- Likin, V., et al., Harri, A.-M., Lipatov, A., et al., A sophisticated lander for scientific exploration of Mars: scientific objectives and implementation of the Mars-96 Small Station, Planetary and Space Science, 46, 717-737, 1998.
外部連結
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