探路者號

着陸成功後，飛船打開外側的3個電池板，重10公斤的6輪“旅居者”號火星車緩緩駛離飛船，落到火星地表。其行進路線是預先確定好的， 首先朝目標區西南部的一個長100公里、寬19.3公里橢圓形區域緩慢行進。 在探測區，經對由古代洪水沖刷形成的一個488平方米的小島作詳盡觀察，科學家發現火星山谷平原暴發過多次洪水，並有眾多由水衝擊而來的圓形岩石，其中許多岩石沿同方向排列，表明它們受到同樣水流的衝擊。科學家推測當時洪水有數百公里寬，水流量為每秒100萬立方米。

探路者任務最重大的發現有 ^[1]  ：

着陸點處發現的圓形鵝卵石以及其他觀察結果表明，這些石頭形成於過去存在穩定液態水的時期。

火星探路者的無線電跟蹤提供了着陸器位置和火星自轉極點的精確測量。測量結果表明，這顆行星中央金屬核心的半徑大於800英里（1,300公里），但小於大約1,250英里（2,000公里）。

空氣中的塵埃具有磁性，其特性表明磁性礦物是磁赤鐵礦，這是一種非常磁性的氧化鐵形式，它可能已被凍幹在顆粒上作為污漬或水泥。過去活躍的水循環可能已經從地殼中的物質中浸出鐵。

塵旋風經常出現，並可以被温度、風和壓力傳感器測量。觀測表明，這些風是將塵埃混合到大氣中的機制。

清晨，在低層大氣中可以看到水冰雲。

早上記錄了突然的温度波動，表明大氣層被行星表面加熱，熱量在小漩渦中向上對流。

97年火星登陸器探路者(PathFinder)首次從4億公里以外的火星發回拍攝的移動機器人考察車Sojourner探測岩石、探路者自身、火星地面景色、岩石、日出照片以及全景照片讓全世界感到震驚。這次精神號登陸器拍攝的照片的分辨率比PathFinder高出3倍。這些照片拉近了地球居民和火星的視覺距離。不僅使得地球人開了眼界，而且對於火星大氣、地貌和地質考察和研究具有重大科學價值。探路者和精神號所以能夠拍攝這些照片是靠它們的眼睛—由每秒鐘進行幾億次計算的數碼照相機、配套裝置和其他儀器構成的複雜的圖像處理系統。

一、1997年探路者登陸器的成像系統概述

探路者火星登陸器成像系統(IMP)是立體彩色成像系統。由Arizona大學月球和行星實驗室Peter Smith及其小組主持設計的。這個小組的成員來自德國Max Planck航空研究院的Martin Marietta航空航天研究組、德國Braunschweig大學以及丹麥Neils Bohr研究院。研製費用花費600萬美元。由於發射和落地產生極其強烈的震動，精細的接線和插頭不能鬆動和斷裂，要經受火星露天工作的狂風，所以抗震要求非常高，在1995年的50倍重力的震動測試中，3個馬達以及1個齒輪箱損壞。火星是灰塵嚴重的骯髒星球，為此研製了硅膠防塵裝置。具有防霜凍、霧氣和防腐蝕功能。IMP包括三個物理部件：

(1)照相機頭(兩台相距15釐米的KSC-96FC-1065)

包括立體光學裝置、濾鏡輪、CCD、機械裝置和步進馬達。濾鏡輪的作用為提供多光譜功能。包括12個地質學濾鏡(用於確定礦物的顏色，大氣[藍色濾鏡]，水蒸氣，立體觀察和大全景)，波段範圍從443納米到1003納米。濾鏡放置在轉輪中，轉輪包含波段範圍19-41納米的8個陽光濾鏡和1個宏濾鏡；

(2)帶有電纜的可以伸展的杆；

(3)插入登陸器內部集成的電子模塊插槽的電子卡(CCD數據卡、電源/馬達驅動卡以及接口卡)。

水平轉動和升降動作靠不僅馬達和齒輪系統網成。根據登陸器座標水平方向提供+/-180。視野，垂直方向提供+83至-72。移 動範圍。可以在登陸器表面以上升高0.86米(火星表面以上1.5米)。

產生聚焦平面的CCD放置在兩條光學通道的焦距上，和一個小的印刷線路板連接，由短的柔性電纜連接到前置放大器電路板。CCD是像素分辨率為23微米見方的前部光照幀傳輸陣列。圖像分為兩個正方形幀面，每一個構成立體視野(FOV)的一半，具有256X256激活單元。以256X512儲存在升降杆下方。IMP的聚焦平面和電子結構幾乎和採用512X512 CCD的Huygens下降探頭成像分光輻射度計完全一樣。立體成像器包括2個光學三件套件(有效焦距為23毫米，光圈為f/10-f/18，FOV為14.4度),間距150毫米(作立體觀察)雙摺鏡面，每一個光學通道上的12距濾鏡以及一個將圖像逐一置於CCD聚焦平面上的稜鏡。每一個通道入口融入的硅窗口防止灰塵進入。像素瞬間視野為1毫弧度(=1/1000弧度)。此外，單像管全景用於升降杆移 動前後產生的垂直顯示的成對立體圖像，基線大約80釐米。火星地面圖像的實質部分是由最多包含8個波段多光譜圖像構成。

IMP圖像使我們對火星的景象大飽眼福。同時也具有科學考察價值。例如可以用於大氣調查。氣體中的懸浮微粒的不透明性通過2個窄波段濾鏡定期對太陽成像測定。通過利用多個濾鏡觀察日出和日落以及晚上觀察火衞一可以獲得大氣中灰塵顆粒的特徵。通過相鄰的連續光譜中的水蒸氣吸收波段濾鏡的太陽成像可以測量水蒸氣含量。通過對周圍地形若干個高度拍攝風暴的圖像可以測量風速和風向。IMP圖像也可以用於火星磁場特性研究。在登陸器附加的底板上放置了一組磁場強度不同的磁鐵。從拍攝的風颳起的灰塵的圖像可以測定磁顆粒的積累。這些積累的多光譜圖像可以用於鑑別可能的磁性礦物構成。IMP也可以拍攝動畫，圖7展示漫遊機器車旅居者(Sojourner)探測岩石過程的動畫片斷。

IMP包含的另外一項儀器是X線α質譜儀(APXS)，它是在俄羅斯94年和95年兩次失敗的火星探測攜帶的儀器，它由德國Max Planck研究院研製。其中的X像分光計由Chicago大學提供。這個儀器的重要作用是獲得火星上廣泛存在的灰塵的光譜，首次測定和分析了露出地面的岩層的岩石原始構成。能夠識別和測定化學元素以及數量。也測定了火星地表材料中除了氫以外所有的化學元素。關於探路者火星考察獲得的地質、大氣、化學和磁特性的研究成果已經在Science雜誌發表。

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