据NASA消息，机智号直升机将于今天进行第5次飞行，这次机智号将从莱特兄弟机场起飞，在其他地方着陆，这次飞行将持续110秒，飞行高度将达10米。这对机智号来说，又是新的尝试。截至日前，美国在火星上正常工作的有1架火星直升机、2辆火星车、3颗探测器。其中奥德赛探测器还创造了世界工作寿命最长探测器的记录，至今已工作20多年。它不仅收集了火星的各种环境数据，更是好奇号、机遇号等的通信中继站，为火星探测发展奠定了基础。
本文讲述了21世纪美国新的火星探测计划制定过程及其发射的第一颗探测器奥德赛。进入21世纪，开展火星探测的已经不仅是美国和俄罗斯，欧空局、日本、阿联酋、印度、中国也都纷纷加入进来，使火星探测进入空前的高潮期。
当然，美国火星探测的规模和取得的成果仍然大大领先于其他国家或地区。下表是各国火星探测器任务情况：在这一时期，美国确定了新火星探索计划的终极目标，并按照计划逐步实施。在20世纪90年代，美国宇航局提出了一个非常长远的火星探测一揽子计划，该计划从90年代一直延续到21世纪，当时被称为“火星探测三部曲”。
但是，由于经费预算问题、探测器发射失败问题、宇航局计划调整问题，这个计划并没有顺利实施。在1993年火星观察者任务失败后，美国宇航局出台了新的火星探索计划（The Mars Exploration Program），基本内容是运用火星着陆器、火星轨道器以及火星漫游者巡视器等各种手段，探索火星上存在生命的可能性，同时研究火星的大气和自然资源。该计划在实施初期，特别强调“更快、更好、更便宜”的原则，发射了多个成本较低的探测器，包括前述的火星轨道勘察者、火星天气轨道器、火星极地着陆器等。这几项计划只有火星轨道勘察者取得了成功，其他均遭失败。这就促使宇航局对该计划进行修改，包括重新审查火星探测项目，降低探测器项目成本，增加探测器发射次数等。同时注意吸收宇航局以及各类专家的意见，以有限的资源开展最为优先、最具科学价值的项目。作为该计划的一部分，宇航局实施了火星侦察兵计划（Mars Scout Program），计划发射一系列小型、低成本、不太复杂的火星探测器，项目成本不超过4.5亿美元。该计划在发射了凤凰号、HAVEN探测器后，于2010年又被撤消了。此后，宇航局火星探测计划又进行了调整。2013年，火星探测计划的后续任务基本得以确定。宇航局新世纪制定的火星探索计划首要解决的科学问题是：火星上是否有生命？在我们以往火星探测的发现中，有一项最为突出：火星上可能存在液态水，远古时代自不必说，今天也有可能保存在火星地表之下。水是生命的关键要素，在地球上每一处能找到水的地方，几乎都能找到生命。如果火星曾经有液态水，或者今天仍然有液态水，那么人们不禁要问，火星表面是否有任何微小形式的生命？有无证据表明火星上过去曾有生命存在？如果是，这些微小的生物今天还能存在吗？即使火星上过去或现在都不曾存在生命，那上面仍有许多令人兴奋的东西。对于这颗神奇的行星和它的极端环境，人类还有很多东西需要认识。宇航局火星探测计划的终极目标是：寻找生命的迹象。美国长达60年的火星探测，在科学方面实际上主要聚焦于四个方面的使命：探测火星上是否存在水，研究火星的可居住性，探索火星上存在生命的迹象，实现载人火星飞行。这些重要的科学问题也是促成宇航局制定新世纪火星探测的动力。当然，围绕上述主题，同时探索的内容还包括火星整体的动力系统，它过去和现在的地质、地下、气候、环境及其生物潜力。该项目旨在描述火星的宜居性，并确定火星是否曾经或现在仍有各种形式的生物。火星探测工作所取得的发现将有助于为人类最终的载人火星探测任务铺平道路。
新火星探索计划之奥德赛
2001年，宇航员发射了火星奥德赛号探测器（2001 Mars Odyssey），这是21世纪美国第一颗火星探测器。这颗火星轨道器将对火星化学元素和矿藏分布进行测绘，对氢元素的测绘有助于科学家们预测出火星地表下存在的大量水冰的位置。火星奥德赛项目经理后来，2007年发射的凤凰号探测器专门前往火星北极点附近一个宽约50千米的浅滩寻找地下水冰，验证了奥德赛号的探测结果，这也是人类首次通过探测器在地球之外获得水冰样本。奥德赛号后来成为宇航局的一个通信中继站，帮助后续探测器与地球保持联系，至今仍在兢兢业业地工作着。奥德赛的任务目标
奥德赛号轨道器重1608.7千克，安装的仪器比较简单：热辐射成像系统（THEMIS）、伽马射线质谱仪（GRS）、火星辐射环境实验仪（MARIE）。2001年4月7日，该探测器由德尔它7925型火箭发射升空，开始了火星之旅。
火星奥德赛发射截至2017年年中，火星奥德赛号保持着连续工作16年的记录，是行星探测持续时间最长的探测器。这是美国宇航局修改后的新火星探测计划的第一次发射。其任务目标旨在调查火星环境，提供其表面的关键信息以及未来探险者可能面临的辐射危害。具体任务是绘制火星的化学和矿物组成图，以此作为探测火星过去或现在水和火山活动证据的一个步骤；选定未来火星着陆器-漫游年的探测目标；寻找火星地表下一定深度存在的水，并对以往水造成沉积的矿物进行测绘。火星奥德赛扫描火星示意图以前的探测表明，火星极地有冰冠、地表后以下有渗水流动的痕迹。奥德赛的仪器将对火星地壳和大气进行分析，进一步寻找水的蛛丝马迹。科学家们将通过它的探测结果，研究火星表层的构成和火星的辐射状况。奥德赛的探测结果使科学家们能够绘制矿物和化学元素的地图，并确定埋藏着水冰的地区。奥德赛号地火星表面温度的测量图像为科学家提供了火星地形的壮观景象。火星奥德赛拍摄的图片在任务的早期，奥德赛通过测量确定火星低轨道的辐射是地球低轨道辐射的两倍。火星低轨道辐射的发射，是人类火星探索的一个重要成果，因为它对未来载人火星飞行的宇航员健康存在潜在的风险。奥德赛拍摄的照片奥德赛号是火星探测计划一个承上启下的项目，它还被设计成未来着陆器的接力器，即作为未来火星漫游车探测器（勇气号和机遇号）、火星科学实验室和凤凰号着陆器的通信中继服务平台。奥德赛拍摄火星马赛克假彩照片奥德赛的历史成就
2001年10月24日美国东部时间02时38分，奥德赛号在发射200天后，经过20分19秒的发动机点火制动，成功进入环绕火星的轨道。
初始轨道为大椭圆型（272×26818千米），运行周期长达18.6小时。随后，奥德赛号实施了一系列变轨机动。2002年1月30日，奥德赛号进入倾斜93.1°的近太阳同步极轨上，轨道高度400×400千米。2月19日，它即开始了科学和测绘任务，任务持续时间917个地球日。在此期间，它每两个火星日可重复扫描一次整个火星表面。2002年5月，美国宇航局宣布奥德赛号在火星土壤中发现了大量氢，这意味着在火星表面以下一米处可能存在冰。2008年3月，该项目任务科学家发现奥德赛号在火星南部的200个地方探测到盐沉积的证据。氯化物矿物被保留下来进一步表明，这些地方曾经有丰富的水资源。奥德赛拍摄的照片在2004年8月完全完成其主要任务后，任务规划人员从2004年8月24日开始执行一系列延长任务。2004年、2006年、2008年、2010年、2012年、2014年和2016年，宇航局批准了火星奥德赛任务的七次延长，每次两年。每次延期都致力于某一具体的探测目标。例如，第四次延期于2012年8月结束，主要致力于观测极地冰、云和沙尘暴的年际变化。奥德赛拍摄的照片2003年10月28日，火星辐射环境实验仪停止工作，原因是一个计算机芯片损坏，这很可能是由于一个大的太阳粒子轰击事件造成的。此外，奥德赛号一个反作用轮在2012年6月出现故障，但作为备份反作用轮被激活，使其工作恢复正常。2012年8月，宇航局利用火星奥德赛上的热辐射成像系统帮助火星科学实验室（MSL）项目选择了着陆点，后来又充当了火星科学实验室的好奇号着陆器的通信中继站。2010年7月，宇航局宣布，利用火星奥德赛号的热辐射成像系统拍摄的21000张图像，已经绘制出有史以来最精确的火星全球地图。奥德赛拍摄的照片2010年12月15日，奥德赛号已在火星轨道上工作了3340天，打破了在火星上工作时间最长的探测器纪录。2016年12月，由于火星运行至相对于地球的太阳另一面，奥德赛号“安全模式”，但到2017年1月初，它又恢复到完全运行状态。奥德赛号在火星轨道运行多年，绘制了火星表面众多化学元素和矿物数量的分布图，还跟踪了火星低轨道的辐射环境，这两项工作对于未来更深入的火星探测任务具有重要参考意义。到2016年年中，热辐射成像系统已经发回超过20.8万张可见光图像和超过18.8万张热红外图像。奥德赛拍摄的热红外图片奥德赛号火星轨道器的扩展任务到2021年仍在继续。
目前，它主要作为后续火星轨道器、着陆器和漫游车的通信中继平台，包括火星漫游车勇气号和机遇号、凤凰号着陆器和火星科学实验室的好奇号漫游车。奥德赛号的图像和其他测量数据有助于为未来探测器和着陆器提供备选着陆点。奥赛德号只是美国新的火星探测计划序曲之一，接下来的内容会继续为大家讲述美国勇气号和机遇号火星探测的故事，敬请关注。本文未注明来源的图片主要引自美国国家航天局网站>>往期回顾<<火星探测简史 | 先发未能制人，苏联探火为何成果寥寥火星探测简史 | 从拍摄第一张照片到寻找外星生命火星探测简史 | 追求“更快、更好、更便宜”，90年代美国只达到30%的成功率作者简介：李成智，北京航空航天大学人文社会科学高等研究院教授、博士生导师。
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