火星快車號

火星快車號（Mars Express）亦稱火星特快車，是歐洲太空總署的火星探測衛星，也是該署首次火星探測計畫。火星快車號包括兩個部份：火星快車號衛星與小獵犬2號登陸器，小獵犬2號登陸後因太陽能板未全部展開無法露出通訊天線，故歐洲太空總署無法和小獵犬2號建立通訊，登陆任務失敗，但快车号继续环绕火星轨道至今。因為火星快車號绕轨至今的資料極具科學價值，且任務內容極具有調整彈性，现在仍在为后续開始进行的火星探测任務提供帮助，例如天问一号^[1]。

火星快車號
Mars Express

火星快車號想像圖
任务类型	火星軌道器
运营方	歐洲太空總署
国际卫星标识符	2003-022A
衛星目錄序號	27816
网站	exploration.esa.int/mars
任務時長	原定2年 目前已運作： 20年3个月又14天 19年8个月又22天（於火星轨道）
航天器属性
發射質量	1,123公斤（2,476磅）
乾質量	666公斤（1,468磅）
功率	460 瓦
任務開始
發射日期	2003年6月2日 17時45分整 UTC
載具	聯盟-FG/弗雷格特
發射場	拜科努爾太空發射場 31/6（英语：Baikonur Cosmodrome Site 31）
承包方	Starsem（英语：Starsem）
軌道參數
参照系	火星周回軌道（英语：Areocentric orbit）
離心率	0.571
近火點	298 km（185 mi）
遠火點	10,107 km（6,280 mi）
傾角	86.3 度
週期	7.5 小時
火星軌道器
航天器组件	火星快車號
入軌	2003年12月25日 3時整 UTC 火星時 46206 08:27 AMT
火星着陆器
航天器组件	小獵犬2號
著陸日期	2003年12月25日 2時54分 UTC

科學儀器

火星快車號的科學儀器酬載總重為116公斤^[2][3]。

• 光學與紅外礦物光譜儀（法語：Observatoire pour la Minéralogie, l'Eau, les Glaces et l'Activité, OMEGA）：由法國負責，OMEGA可以解析度100 m/pixel判斷火星表面礦物成分^[4][5]。

• 紫外與紅外大氣光譜儀（Ultraviolet and Infrared Atmospheric Spectrometer，SPICAM）：由法國負責。測定大氣成分^[5]。

• 地表下探測雷達/高度儀（Sub-Surface Sounding Radar Altimeter，MARSIS）：由義大利負責。是雷達高度儀。用來決定地表下組成，尤其是水冰^[5]。

• 行星傅立葉光譜儀（Planetary Fourier Spectrometer，PFS）：由義大利負責。觀測氣溫與氣壓（2005年9月暫停）^[5][6]。

• 太空電漿與高能原子分析儀（Analyzer of Space Plasmas and Energetic Atoms，ASPERA）：由瑞典負責。觀測火星高層大氣與太陽風交互作用^[5]。

• 高解析度立體相機（High Resolution Stereo Camera，HRSC）：由德國負責。對火星表面拍攝最高解析度2m/pixel的彩色影像^[5]。

• Mars Express Lander Communications (MELACOM)：由英國負責，做為火星快車號與火星表面登陸器聯絡用。可和火星探測漫遊者和鳳凰號火星探測器通訊。

• 火星電波科學實驗儀（Mars Radio Science Experiment，MaRS）：使用通訊次系統的電波訊號研究火星大氣、表面、地下、重力場以及在火星合（Solar conjunction）的時候觀測日冕密度。

• 一個觀察小獵犬二號脫離的攝影機。

科學儀器原始網站

• HRSC FU Berlin^[7]
• MARSIS Uni Roma "La Sapienza"^[8]
• PFS IFSI/INAF^[9]
• SPICAM
• OMEGA Institut Astrophysique Spatial^[10]
• MELACOM Qinetiq^[11]
• MRSE Uni Köln^[12]
• ASPERA^[13]

科學發現與重要事件

火星快車號已環繞火星超過五千次，並傳回大量資料與地表影像。

2000年代

• 2003年6月2日，火星快車號在拜科努爾發射。

• 2003年12月19日，釋放小獵犬2號，原定12月25日著陸，但登陸開始後ESA與小獵犬2號失聯。

• 2004年1月23日，ESA宣佈在OMEGA於同年1月18日的光譜資料中，發現火星南極冠有水冰。

• 2004年1月28日，Mars Express到達最終環繞科學軌道

• 2004年2月6日，ESA宣佈確認小獵犬2號失蹤。登陸任務失敗。

• 2004年3月17日，確定火星極冠有85%的乾冰和15%的水冰^[14]。

• 2004年3月30日，宣佈在火星大氣層內發現甲烷。雖然甲烷含量相當少，這對於科學家是極大的鼓舞。因為甲烷從火星大氣層逃逸的速度很快，這代表至今仍有固定的來源向火星大氣層釋放甲烷。因為甲烷的來源可能是微生物，現已計劃判定資料可靠性和探測火星特定地區，希望能找到甲烷的固定來源^[15]。

• 2004年4月28日，ESA宣佈MARSIS的天線延遲使用。

• 2004年7月15日，公布從PFS的資料中發現火星大氣層中含有氨。就像是先前從火星大氣層中發現的甲烷，氨在火星大氣層中逃逸速度相當快，必須要隨時補充。這指出生物或地質作用活動仍存在，但仍有待發現^[16]。

• 2005年，ESA的科學家報告在OMEGA（光學與紅外礦物光譜儀，英語：Visible and Infrared Mineralogical Mapping Spectrometer, 法語：Observatoire pour la Minéralogie, l'Eau, les Glaces et l'Activité）的資料顯示在火星上存在水合硫酸鹽、矽酸鹽等多種造岩礦物。

• 2005年2月8日，ESA傳送「綠燈」訊號給延遲部署的MARSIS天線^[17]。計畫在2005年5月初啟用。

• 2005年5月，第一個MARSIS的天線成功展開並部署完成^[18]。一開始沒有任何問題，但之後發現其中一部份並未鎖定^[19]。第二個天線的佈署將延後以進行進一步的問題分析。

• 2005年5月11日，利用太陽的熱能使MARSIS天線的元件膨脹，最後一部分成功鎖定^[20]。

• 2005年6月14日，第二個天線部署完成；6月16日ESA公布已成功部署^[21]。

• 2005年6月22日，ESA公布MARSIS已經可以進行操作，並且將在不久後取得資料。第三個天線在6月17日成功部署，並在6月19日成功完成通訊測試^[22]。

• 2006年9月21日，Mars Express的高解析度立體相機（High Resolution Stereo Camera, HRSC）取得塞東尼亞區的資料，這是有名的「火星人臉」所在地。這區域因為1976年NASA的海盜1號拍攝的照片而聞名。Mars Express拍攝的照片解析度約13.7 m/pixel^[23]。

• 2006年12月，在NASA JPL的火星全球探勘者號（Mars Global Surveyor, MGS）失聯後，Mars Express團隊被要求配合尋找的行動，但不成功。

• 2007年1月，首次和NASA/SPL的合作進行以支援NASA將在2008年5月登陸的鳳凰號。

• 2007年2月，一個原本只用於觀察登陸艇脫離的攝影機VMC已經重新啟用，第一個任務就是讓學生參與"Command Mars Express Spacecraft and take your own picture of Mars"。

• 2007年2月23日，因為Mars Express傳回大量重要的科學資料，ESA的Science Program Committee（SPC）決定將任務延伸到2009年5月^[24]。

• 2007年6月28日，Mars Express的高解析度立體相機（High Resolution Stereo Camera, HRSC）在火星的艾奧利斯桌山群拍攝到了板塊運動的特徵^[25]。

• 2008年，Mars Express團隊獲得亞瑟·克拉克爵士獎中的Best Corporate/Team Achievement。

• 2009年2月4日，ESA的Science Programme Committee將火星特快車的任務延伸到同年12月31日^[26]。

• 2009年10月7日，ESA的Science Programme Committee確定將火星特快車的任務延伸至2012年12月31日^[27]。

2010年代

• 2010年3月5日，飛越火衛一以測量其重力^[28]。

• 2011年8月-2012年2月，火星快車因故暫停科學儀器運作^[29]。

• 2012年2月16日，恢復所有的科學儀器運作。而且仍有足夠的燃料供運行長達 14 年之久。^[30]

• 2013年，火星快車號製作了一張近乎完整的火星表面地形圖。^[31]

• 2013年12月29日，火星快車執行了迄今為止最接近火衛一的飛越

• 2016年10月19日，協助斯基亞帕雷利EDM登陸器數據收集和傳輸。但該登陸器最終登陸失敗。

• 2018年7月，火星快車號發現火星上有一個冰下湖，位於南極冰蓋下方 1.5 公里處，寬約 20 公里，這是第一個已知火星上的穩定水體。^{[32][33][34][35]}

• 2018年12月，火星快車傳回寬80公里的科羅廖夫撞擊坑的影像，顯示撞擊坑中有2200立方公里的水冰(相較之下青海湖的總水量為105立方公里。)^[36]

• 2019年，ESA指出發現火星有全球性地下水系統存在的證據。^[37]

2020年代

• 2020年9月，發現火星上還有三個冰下湖泊，均位於南極冰蓋下方 1.5 公里，而第一個發現的湖泊，寬度已經被修正為30公里寬，新發現的3個較小的湖泊環繞在它周圍，也都有幾公里寬。^[38]

• 2021年11月，2021年5月中国国家航天局火星巡視器祝融號登陸火星，11月火星快車號開始為祝融號提供訊號傳輸中繼。^[39]

參見

• 太陽系探測器列表

參考資料

1. ESA - Mars Express - Mission extensions approved for science missions. [2010-03-30]. （原始内容于2013-05-02）. 
2. Andrew Wilson, Agustin Chicarro. ESA SP-1240 : Mars Express: the scientific payload. Noordwijk, Netherlands: ESA Publications Division. 2004 [2010-03-29]. ISBN 92-9092-556-6. （原始内容于2011-05-23）. 
3. ESA - Mars Express - Mars Express orbiter instruments. [2010-03-29]. （原始内容于2010-02-09）. 
4. Bibring JP, Langevin Y, Mustard JF, Poulet F, Arvidson R, Gendrin A, Gondet B, Mangold N, Pinet P, Forget F. Global mineralogical and aqueous mars history derived from OMEGA/Mars express data. Science. 2006, 312 (5772): 400–404. PMID 16627738. doi:10.1126/science.1122659. 
5. A.F. Chicarro, "MARS EXPRESS MISSION: Overview and Scientific Observations," 5th International Conference on Mars, Pasadena, CA, 1999. abstract （页面存档备份，存于互联网档案馆）
6. Access : Martian methane probe in trouble : Nature News. [2010-03-29]. （原始内容于2007-07-07）. 
7. Mars Express - The HRSC Camera Experiment PI Group under supervision of Prof. Gerhard Neukum at the FU Berlin. [2010-03-29]. （原始内容于2010-12-18）. 
8. Marsis Home Page. [2010-03-29]. （原始内容于2010-04-25）. 
9. Comunicati stampa » Registrati gratis e pubblica i tuoi testi! 互联网档案馆的，存档日期2013-05-02.
10. Institut d'astrophysique spatiale - content_mars 互联网档案馆的，存档日期2007-03-03.
11. . [2007-03-07]. （原始内容存档于2007-02-11）. 
12. （德文） Geophysik am Insitut für Geophysik und Meteorologie (IGM) der Univertität zu Köln （页面存档备份，存于互联网档案馆）
13. ASPERA. [2010-03-29]. （原始内容于2010-07-07）. 
14. "Water at Martian south pole" （页面存档备份，存于互联网档案馆） - March 17, 2004 ESA Press release. URL accessed March 17, 2006.
15. Formisano V, Atreya S, Encrenaz T, Ignatiev N, Giuranna M. Detection of methane in the atmosphere of Mars. Science. 2004, 306 (5702): 1758–1761. PMID 15514118. doi:10.1126/science.1101732. 
16. ESA Portal - Life in Space - Water and methane maps overlap on Mars: a new clue?. [2010-09-19]. （原始内容于2012-10-16）. 
17. ESA Portal - Green light for deployment of ESA's Mars Express radar. [2010-09-22]. （原始内容于2012-10-16）. 
18. BBC NEWS | Science/Nature | First Marsis radar boom deployed. [2010-09-22]. （原始内容于2016-06-04）. 
19. BBC NEWS | Science/Nature | Delay hits Mars radar deployment. [2010-09-22]. （原始内容于2016-06-04）. 
20. ESA Portal - First MARSIS boom successfully deployed. [2010-09-22]. （原始内容于2012-07-31）. 
21. ESA Portal - Smooth deployment for second MARSIS antenna boom. [2010-09-22]. （原始内容于2012-07-28）. 
22. ESA Portal - Mars Express radar ready to work. [2010-09-22]. （原始内容于2012-11-11）. 
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24. ESA - Mars Express - The planetary adventure continues - Mars Express and Venus Express operations extended. [2010-09-21]. （原始内容于2012-10-16）. 
25. Tectonic signatures at Aeolis Mensae. ESA News. European Space Agency. 2007-06-28 [2007-06-28]. （原始内容存档于2012-10-17）. 
26. ESA - Mars Express - ESA extends missions studying Mars, Venus and Earth's magnetosphere. [2010-09-19]. （原始内容存档于2012-07-30）. 
27. ESA - Mission extensions approved for science missions. [2010-03-30]. （原始内容于2013-05-02）. 
28. . [2010-09-15]. （原始内容存档于2014-02-21）. 
29. ESA Science & Technology - Mars Express observations temporarily suspended. sci.esa.int. [2021-07-09]. （原始内容于2021-12-16） （美国英语）. 
30. Mars Express back in business at the red planet. SPACEFLIGHT NOW. 2012-02-15 [2021-07-09]. （原始内容于2016-06-11） （英语）. 
31. Gibney, Elizabeth. Spectacular flyover of Mars. Nature. 2013-10-28 [2021-07-09]. ISSN 1476-4687. doi:10.1038/nature.2013.14041. （原始内容于2021-12-27） （英语）. 
32. Orosei, R.; et al. Radar evidence of subglacial liquid water on Mars. Science. July 25, 2018, 361 (6401): 490–493 [July 25, 2018]. Bibcode:2018Sci...361..490O. PMID 30045881. arXiv:2004.04587  . doi:10.1126/science.aar7268  . hdl:11573/1148029. （原始内容于2018-07-25）. 
33. Chang, Kenneth; Overbye, Dennis. A Watery Lake Is Detected on Mars, Raising the Potential for Alien Life - The discovery suggests that watery conditions beneath the icy southern polar cap may have provided one of the critical building blocks for life on the red planet.. The New York Times. July 25, 2018 [July 25, 2018]. （原始内容于2018-07-25）. 
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35. Liquid water 'lake' revealed on Mars. BBC News. July 25, 2018 [July 25, 2018]. （原始内容于2018-07-25）. 
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38. Lauro, Sebastian Emanuel; Pettinelli, Elena; Caprarelli, Graziella; Guallini, Luca; Rossi, Angelo Pio; Mattei, Elisabetta; Cosciotti, Barbara; Cicchetti, Andrea; Soldovieri, Francesco; Cartacci, Marco; Di Paolo, Federico; Noschese, Raffaella; Orosei, Roberto. Multiple subglacial water bodies below the south pole of Mars unveiled by new MARSIS data. Nature Astronomy (Springer Nature Limited). 28 September 2020, 5: 63–70. ISSN 2397-3366. S2CID 222125007. arXiv:2010.00870  . doi:10.1038/s41550-020-1200-6 （英语）. 
39. Mars Express keeps an ear out for Chinese rover – Mars Express. 2021-10-27 [2022-06-06]. （原始内容于2021-12-31） （英语）. 

外部連結

• ESA Mars Express project (scientific site) （页面存档备份，存于互联网档案馆）
• ESA Mars Express operations site （页面存档备份，存于互联网档案馆）
• by NASA's Solar System Exploration
• First Mars Express Science Conference presentations（at MarsToday.com）
• NASA Art Gallery of Mars Express （页面存档备份，存于互联网档案馆）