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火星车是一种用于探索天体(行星、卫星、小行星)表面的无人移动探测器,可由地球远程控制或自主运行。它们主要用于地质分析、寻找生命迹象以及拍摄周围环境。 探测车在穿越崎岖地形的同时,会研究岩石的化学成分、大气状况,并寻找生命迹象。由于面临极端环境(尘埃、辐射),探测车必须具备极高的耐用性,其动力来源为太阳能电池或核动力源(RTG)。

最著名的探测任务是在火星(例如“毅力”号、“好奇”号、“机遇”号)和月球(月球车)上进行的。

月球车:

最早的是苏联 “月球车”,随后是载人 LRV (月球车)曾用于阿波罗15号、16号和17号任务。

“月球车1号” ——这是一辆具有历史意义的探测车,也是历史上首辆于1970年11月17日登陆其他天体(月球)的遥控探测车。这辆苏联制造的无人探测车彻底改变了月球研究的格局,其运行时间远超预期。该探测车设有四个档位:两个前进档和两个倒车档。

它的最高时速可达2公里,并能攀爬坡度超过45度的斜坡。 一系列传感器会持续测量倾斜角度和车轮载荷。若检测值超过上限,系统将自动停止。其转向操作并非通过传统的转向装置实现,而是通过调节位于相对两侧的车轮转速差来完成。

以下是关于此次任务的最重要信息:

  • 着陆: 1970年11月17日,雨海(Mare Imbrium)地区。

  • 配送: 这辆火星车是由 “月球17号” 探针。

  • 结构: 该飞行器有一个带八个车轮的“车厢”,上方覆盖着装有太阳能电池的顶盖。在月夜期间,顶盖会关闭,以保护内部并提供隔热作用。

  • 控制: “月球车”由地球上一个5人操作团队进行实时操控。由于信号延迟(数秒),驾驶过程十分困难,需要极高的精准度。

  • 运行时间: 这辆火星车原本计划运行3个月,但它实际进行了 11个月 (直至1971年9月14日;该任务于1971年10月4日正式结束)。

  • 成绩和距离: “月球车1号”总共行驶了超过10.5公里,传回了超过20,000张电视照片和206张高分辨率全景图。

  • 科学研究: 该火星车进行了25次土壤分析(X射线光谱仪)和500次土壤强度测量(贯入仪)。

  • 激光实验: 该飞行器配备了一个法国制造的激光反射器,正是借助它,才得以从地球上测量出与月球之间的距离,精度高达几米。

它常被称为“带盖的月球奇观”,因为它那独特的可掀式太阳罩形似一个盖子。

“月球车2号” ——是苏联第二辆由地球遥控的无人月球车,于1973年1月15日登陆月球,作为 “月球21号” 任务。该任务于6月4日结束。尽管其运行时间远短于前任探测器,但仍成功行进了37公里,并拍摄了80,000张窄角照片和86张全景照片。

以下是关于“月球车2号”的关键信息:

  • 任务目标: 对月球表面的科学研究,包括摄影、土壤(月壤)分析以及辐射研究。

  • 结构: 该车辆重达750公斤以上,配备8个独立电动驱动轮,并通过太阳能电池供电。

  • 操作: 它由地球上的操作员通过无线电进行控制。它配备了一个利用钋-210的供暖系统,以在寒冷的月夜中生存下来。

  • 结果: 在不到5个月的工作期间,它传回了86张全景图和80,000张照片,行进距离远超其前身“月球车1号”。

  • 任务结束: 它被载入史册,成为那个时代最有效的火星车之一,其在其他天体上行驶距离的纪录,后来仅被火星车“机遇号”所打破。

LRV (月球车)——这些是美国宇航局(NASA)的载具,通常被称为“月球车”或“月球汽车”。 它们是电动载人轮式车辆,由美国宇航局宇航员在1971至1972年的阿波罗计划任务(第15、16和17次任务)中使用。其主要目的是使人类能够探索比徒步所能到达的范围大得多的月球区域。 以下是关于月球车(LRV)的关键信息:

  • 应用: 这些车辆用于运送两名宇航员、他们的工具、科学设备以及月球土壤样本。
  • 结构: 月球车(LRV)是一种采用铝制底盘的轻型车辆,可折叠以便装入登月舱运输。其车轮由金属丝网制成,配有钛合金轮胎,可在松散的月壤上提供牵引力。

  • 驱动器: 该车辆由银锌电池提供动力,四个车轮各配有一个电动机,因此能够在崎岖地形中行驶。

  • 控制: 轻轨车辆(LRV)没有方向盘,而是通过安装在座椅之间的控制器进行操控。

  • 任务: 月球上曾使用过三辆LRV月球车:

    • 阿波罗15号 (1971年7月)——首辆投入使用的车辆。

    • 阿波罗16号 (1972年4月)。

    • 阿波罗17号 (1972年12月)。

  • 性能: 最高时速约为13-17公里/小时,其航程足以让探测器远离着陆器,到达安全距离。

LRV是首批在其他天体上使用的载人车辆。

火星车:

《Sojourner》 ——这是美国宇航局(NASA)作为……计划的一部分所发射的、具有历史意义的、史上首辆成功登陆火星的火星车, 火星探路者号 任务。它于1997年7月4日降落在火星的阿瑞斯瓦利斯地区(一片冲积平原),由此开启了太阳系探索的新纪元。它体积非常小,大约相当于一台微波炉。其重量仅为 10.5 公斤 (23磅)。它由六个车轮驱动,并通过太阳能电池板获取能量。它配备了前后摄像头以及用于岩石和土壤分析的光谱仪(APXS)。该探测器原设计任务期为7天,但实际运行时间长达 83个火星日 (火星日),这比原计划长了12倍多。最后一次联系发生在1997年9月27日。

成就:

  • 行驶了100多米。

  • 已传回550多张照片(着陆器传回了16,500张)。

  • 对岩石和土壤进行了15项以上的化学分析。

  • 研究了土壤和大气层的力学性质。

“Sojourner”号证明了小型移动机器人能够有效探测火星表面,为“精神号”、“机遇号”、“好奇号”和“毅力号”等体积更大的火星车铺平了道路。

“精神”号(MER-A) ——是美国宇航局(NASA)于2003年作为“火星探测车”任务的一部分发射的两辆火星车之一(另一辆是“机遇”号)。 它于2004年1月4日登陆火星,旨在寻找过去存在液态水的迹象以及生命痕迹。其运行时间超过6年(最初计划仅为90天)。 按火星日计算,共运行了2210个火星日。其行驶距离超过7公里。该任务为加深对“红色星球”的了解做出了重大贡献。它证实了火星上过去曾存在液态水,并分析了岩石的成分和火星风的情况。 2009年,它陷入松软的沙地中动弹不得;2010年3月22日,由于低温和太阳能不足,与它的联系中断。美国宇航局(NASA)于2011年宣布该任务结束。

“机遇”号(MER-B) 是一台传奇的太阳能动力机器人,于2004年至2018年期间在火星上执行探测任务。它于2004年1月25日降落在火星的梅里迪亚尼平原。 该探测器的原定任务期限为90天,但实际运行了超过15年,行驶距离超过45公里,并为火星表面曾存在液态水提供了关键证据。

这证明火星上曾经存在过水环境,可能适合微生物生存。它创下了在火星表面行驶145.16公里的纪录。其任务因一场全球性沙尘暴而终止。 2018年6月沙尘暴过后通信中断,这导致美国宇航局(NASA)于2019年2月13日正式终止了该任务。从“机遇号”接收到的最后一条信息是:“我的电量不足,天色渐暗”(对最后一份报告的解读)。

尽管如此,“机遇号”(昵称“奥皮”)仍成为了坚韧不拔的象征,其成就远超原定的科学目标。

好奇心 ——是美国宇航局(NASA)的一辆火星车,隶属于“火星科学实验室”(MSL)任务,于2012年8月6日借助创新的“天空起重机”系统降落在盖尔陨石坑。 该任务的目标是分析火星环境、开展地质研究,并寻找生命迹象,包括有机成分。

这辆车, 重达900公斤,体积与一辆汽车相当, 配备了相机等先进的科学仪器, 光谱仪, 以及一台用于采集岩石样本的钻机。 该飞行器由放射性同位素热电发生器(RTG)提供动力, 这使其无论白天还是黑夜,还是遇到沙尘暴,都能正常运行。

该任务原计划为期2年,但由于其技术状态极佳,这辆火星车至今仍在运行。它发现火星上过去曾存在适合细菌生存的条件,还发现了有机化合物的痕迹。 “好奇号”在为“毅力号”火星车(于2021年着陆)的后续任务铺平道路方面发挥了关键作用,后者采用了其前辈火星车所验证的技术方案。

毅力 ——是美国宇航局(NASA)最先进的火星车。它于2021年2月18日作为“火星2020”任务的一部分,在杰泽罗陨石坑成功着陆。

其主要任务是开展天体生物学研究,包括寻找古代生命的迹象、分析火星的气候和地质状况,以及为未来的载人任务做准备。

在分析该行星的地质状况时,它发现了有机化合物——“潜在生物标志物”(古代生命的可能痕迹),并采集了样本,以便将来运回地球。它正在寻找古代细菌生命的痕迹,并采集岩石样本。

它基于“好奇号”的设计。2025年12月,它完成了有史以来首次完全由人工智能规划、无需人类干预的行驶任务。

该车在火星表面行驶速度(每日行驶里程)方面刷新了纪录。与“毅力”号一同抵达火星的还有小型直升机“机智号”,它完成了在其他行星上的首次飞行。

这辆火星车仍在持续开展深入研究,探索该陨石坑,以期找到关于地外生命问题的答案。

祝融 ——是中国首辆火星车,作为“天问一号”任务的一部分,其着陆器于2021年5月14日、火星车于2021年5月22日分别在乌托邦平原成功着陆并出舱。 该任务的目标是研究火星地质、寻找液态水和冰态水,并分析火星大气。研究人员发现了沿海沉积物的证据,这表明火星上曾存在过古代海洋,并可能留有咸水的痕迹。

它高1.85米,重240千克,有六个车轮,并采用太阳能驱动。中国由此成为继苏联和美国之后,第三个成功在火星上着陆并运行火星车的国家。

2022年5月,在行驶约2公里后,由于低温和太阳能电池板上的灰尘,该探测器进入了休眠模式;2023年初尝试将其唤醒,但未成功。

“祝融号”提供了极为珍贵的科学数据,包括与着陆器合影以及传回火星表面的全景照片。它在一年任务期间提供的数据目前仍在分析之中,这些数据为火星上曾存在古代海洋提供了证据。

Prop-M ——这是1971年作为火星计划(第2和第3次任务)的一部分而设计的小型苏联火星车名称。尽管它们本有机会成为首辆登陆其他行星的探测车,但这些任务最终以失败告终,这些火星车也从未开始过表面探测工作。

这些漫游车是“火星2号”和“火星3号”着陆器的一部分。1971年11月27日,“火星2号”着陆器在火星表面坠毁,漫游车也在此次事故中损毁。 “火星3号”是首颗在火星上实现软着陆的探测器(1971年12月2日)。遗憾的是,着陆后约20至110秒,着陆器便停止了信号传输(很可能是由于一场巨大的沙尘暴或电源故障所致)。 “Prop-M”号探测器从未被部署(释放)到火星表面。

Prop-M 体积极其小巧(质量约 4.5 公斤),外观非常独特——它形似一个带有“腿”或“滑雪板”的盒子。 与现代轮式探测车不同,Prop-M的设计初衷是利用两条滑行板在火星表面“行走”,以避免陷入松软的火星尘土中。该探测车通过一条15米长的电缆(脐带缆)与着陆器相连,借此获取电力并传输数据。 它原本设计在着陆器摄像头的拍摄范围内活动,其简单的传感器(穿透仪和密度计)旨在研究火星土壤的性质。

尽管它们本有机会成为登陆其他行星的首批探测器,但这些任务最终以失败告终,这些火星车也从未开始过表面探测工作。火星车的存在曾被保密长达20年;直到1990年,相关信息才被公开。 “Prop-M”比美国首辆成功运行的火星车“Sojourner”早了26年。

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