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火星微量气体任务卫星

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火星微量气体任务卫星
火星微量气体任务卫星和斯基亚帕雷利EDM登陆器
任务类型火星轨道器与登陆器
运营方ESA, RKA
国际卫星标识符2016-017A
卫星目录序号41388
网站exploration.esa.int/mars
任务时长7年 (计画)[1][2]
8年9个月又2天 (实际，运作中)
航天器属性
制造方Thales Alenia Space
发射质量TGO: 3,732千克（8,228磅）[3]
EDM: 600千克（1,300磅）
干质量TGO: 1,432千克（3,157磅）
有效载荷质量TGO: 116千克（256磅）
EDM: 5千克（11磅）
功率~2000 W
任务开始
发射日期2016年3月14日 (2016-03-14)
09:31 UTC[4]
运载火箭质子M型运载火箭/Briz-M
发射场拜科努尔航天发射场
承包方赫鲁尼契夫国家航天研制中心
轨道参数
参照系火星周回轨道
轨域圆形轨道
离心率0
近areion点400 km（250 mi）
远areion点400 km（250 mi）
倾角74 度
周期120 分钟
历元planned
火星轨道器
航天器组件TGO
入轨2016年10月19日 (2016-10-19) 15:24 UTC
火星着陆器
航天器组件EDM
著陆日期2016年10月19日 (2016-10-19)（登陆失败）
著陆点子午线高原
主望远镜
名称CaSSIS
类型三反射镜系统
口径13.5 cm（5.3英寸）
焦距88 cm（35英寸）
波长475~950nm (可见光~近红外线)
搭载仪器
NOMAD Nadir and Occultation for MArs Discovery
ACS Atmospheric Chemistry Suite
CaSSIS Colour and Stereo Surface Imaging System
FREND Fine Resolution Epithermal Neutron Detector

火星微量气体任务卫星（ExoMars Trace Gas Orbiter、TGO）是欧洲空间局和俄罗斯航天国家集团合作的ExoMars计划中的一部分，该卫星将用于探测火星大气中甲烷和其他微量气体的丰度和时间、空间分布[5]。

2016年3月14日，该卫星与斯基亚帕雷利EDM登陆器搭乘俄罗斯质子号运载火箭成功升空[6]。该卫星还将会在未来负责罗莎琳·富兰克林号等两个火星探索车的通信中继任务[7][8]。

背景

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对火星的调查表明，火星大气中存在少量甲烷，而且这些甲烷似乎随地点和时间而变化。这可能表明火星上存在微生物生命，或行星化学活动，如火山或热液活动[9]。确认火星大气中甲烷来源的挑战促使欧空局和NASA计画派出环绕器，以确定甲烷的产生是否是生物或地质原因，并做为欧空局ExoMars计划中的一部分。[10]

2009年欧空局与NASA签署火星探索联合倡议（英语：Mars Exploration Joint Initiative）[11]，然而2012年2月NASA因预算削减，决定终止参与ExoMars，以支付詹姆斯‧韦伯太空望远镜的成本超支[12]。同年3月欧空局宣布将与俄罗斯航天国家集团合作进行ExoMars计划[13]，俄罗斯航天国家集团将提供发射两次任务的质子运载火箭[14]，以及漫游车在2018年任务进入、下降和著陆模组，俄方则可以让火星微量气体任务卫星搭载包括最初为福布斯－土壤开发的俄罗斯仪器[14]，并与欧空局分享任务成果的智慧财产[15]。

任务经过

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2016年3月14日，执行ExoMars-2016发射任务的质子M型运载火箭在哈萨克拜科努尔航天发射场成功点火升空[16]。火星微量气体任务卫星运行状态良好[17]。2016年10月16日，火星微量气体任务卫星释放了斯基亚帕雷利EDM登陆器[18]，但10月19日该着陆器着陆时与火星发生高速碰撞，造成登陆计划失败[6]，同一天火星微量气体任务卫星抵达火星环绕轨道。经过大气制动火星微量气体任务卫星预定的轨道，并于2018年4月21日开始进行科研调查。[19]

技术

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带有斯基亚帕雷利EDM登陆器的火星微量气体任务卫星（左）的大小，与火星快车号（右）和普通人相比


火星微量气体任务卫星的卫星平台大小为3.2m*2m*2m，重3732公斤，其中科学仪器载荷重116公斤，主发动机424牛顿，用于进入和调整轨道，载荷仪器所需电力主要由长17.5公尺的太阳能光伏提供，其能够在一个轴上旋转，提供2000瓦电力，另有2个备用锂电池，总容量约为 5100瓦时，可在进入火星阴影范围时提供电力。火星微量气体任务卫星透过X波段的无线电波与地球通信，功率为65瓦。[3]

载荷

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主要科学仪器为比利时研发的红外线和紫外线光谱仪，及俄罗斯研发的红外线光谱仪，透过光谱仪检测火星大气层中的微量气体，其灵敏度可达十亿分之一，以及俄罗斯研发高分辨率超热中子探测器 (FREND)，可探测火星近地表1米内是否存在水或水合物形式的氢痕迹。另外还搭载瑞士研发的彩色和立体表面成像系统 ( CaSSIS )，用于构建火星表面的精确地形，将成为未来火星著陆任务候选著陆点位置的重要工具。[20]

火星微量气体任务卫星同时肩负火星车与地球之间的通讯中继，该任务由NASA提供的厄勒克特拉近距链路载体进行[21]，虽然斯基亚帕雷利EDM登陆器登陆失败，但火星微量气体任务卫星仍将担任未来登陆任务的中继卫星。

成果

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火星微量气体任务卫星于2018年4月15日拍摄了火星表面的第一张照片。[22]火星微量气体任务卫星的科研成果发现火星全球沙尘暴期间的水冰云增加，确认造成盖尔陨石坑的火星暖坡季流成因，并发现火星近地表可能埋藏水冰。但对于甲烷的检测，火星微量气体任务卫星团队于2019年4月宣布没有检测到任何甲烷痕迹。

参见

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参考资料

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  1. ^ ExoMars Orbiter and EDM Mission (2016). ESA. 13 March 2014 [4 September 2015]. （原始内容存档于2018-02-21）. 
  2. ^ Allen, Mark; Witasse, Olivier, 2016 ESA/NASA ExoMars Trace Gas Orbiter, MEPAG June 2011, Jet Propulsion Laboratory, 16 June 2011  (PDF)
  3. ^ 3.0 3.1 Mission Story:2016 EXOMARS Mission- Trace Gas Orbiter and EDM. Planex News. 30 June 2015 [4 September 2015]. （原始内容存档于2015-09-24）. 
  4. ^ Russian, EU Space Agencies Propose to Delay Joint Mission to Mars. Sputnik News (Moskow). 18 September 2015 [19 September 2015]. （原始内容存档于2015-09-19）. 
  5. ^ ExoMars 2016 FAQs. 欧洲空间局. [2022-03-19]. （原始内容存档于2022-03-19） （英语）. 
  6. ^ 6.0 6.1 李金钊、李虹琳. 欧俄合作“火星生物学”计划成功迈出第一步. 中国航天. 2016 [2022-03-19]. （原始内容存档于2022-03-26）. 
  7. ^ Second ExoMars mission moves to next launch opportunity in 2020 (新闻稿). ESA. 2 May 2016 [2 May 2016]. （原始内容存档于2016-05-02）. 
  8. ^ The way forward to Mars. ESA. 2020-10-01 [2020-10-05]. （原始内容存档于2020-12-30）. 
  9. ^ NASA - Martian Methane Reveals the Red Planet is not a Dead Planet. www.nasa.gov. 2009-01-15 [2022-07-19]. （原始内容存档于2022-05-09） （英语）. 
  10. ^ Agencies outline Mars initiative. 英国广播公司. 2009-07-08 [2022-07-19]. （原始内容存档于2022-03-31） （英语）. 
  11. ^ Nasa and Esa sign Mars agreement. 2009-11-08 [2022-07-19]. （原始内容存档于2022-03-18） （英语）. 
  12. ^ Kremer, Ken. Experts React to Obama Slash to NASA's Mars and Planetary Science Exploration. Universe Today. 2012-02-17 [2016-03-19]. （原始内容存档于2019-03-05）. 
  13. ^ ExoMars: ESA and Roscosmos set for Mars missions. European Space Agency (ESA). 2013-03-14 [2016-03-18]. （原始内容存档于2013-03-16）. 
  14. ^ 14.0 14.1 Russian-European spacecraft to go on Martian mission in Jan 2016. Staff (The Voice of Russia). 2014-02-10 [2016-03-19]. （原始内容存档于2014-07-27）. 
  15. ^ Russia, Europe Sign Mars Probe Project Deal. RIA Novosti. 2013-03-14 [2016-03-19]. （原始内容存档于2014-07-24）. 
  16. ^ Chang, Kenneth. Mars Mission Blasts Off From Kazakhstan. The New York Times. 2016-03-14 [2016-03-14]. （原始内容存档于2016-03-18）. 
  17. ^ ExoMars on its way to solve the Red Planet's mysteries. ESA. 2016-03-14 [2016-03-15]. （原始内容存档于2016-10-26）. 
  18. ^ ExoMars TGO reaches Mars orbit while EDM situation under assessment. 欧洲空间局. 2016-10-19 [2022-03-23]. （原始内容存档于2022-03-23） （英语）. 
  19. ^ published, Mike Wall. Methane-Sniffing Orbiter Finishes 'Aerobraking' Dives Through Mars' Atmosphere. Space.com. 2018-02-23 [2022-07-19]. （原始内容存档于2021-11-18） （英语）. 
  20. ^ ESA - Robotic Exploration of Mars - ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO). exploration.esa.int. [2022-07-19]. （原始内容存档于2022-07-07） （英语）. 
  21. ^ U.S., Europe Won’t Go It Alone in Mars Exploration. SpaceNews. 2012-10-03 [2022-07-19]. （原始内容存档于2024-05-02） （英语）. 
  22. ^ ExoMars returns first images from new orbit. 2018-04-26 [2022-07-19]. （原始内容存档于2018-04-26） （英语）. 

参考文献

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外部链接

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