更新时间：2024-05-13 20:13
凤凰号火星探测器于美国东部时间2008年5月25日19时53分（北京时间5月26日7时53分），在火星北极成功着陆。相当于地球位置的加拿大北部。“凤凰”号于2007年8月从美国佛罗里达州卡纳维拉尔角发射，经过4.22亿英里的长途跋涉才来到火星。按计划，凤凰号将在火星实施为期90天的探测任务，以对这个红色星球之前尚未探测过的北极地区展开勘测，据认为此处可能有大量冰藏在地表下面。“凤凰”号缺乏探测外星生命迹象的工具，不过，它将研究冰是否融化过，寻找北极永冻土中有机化合物的踪迹，以确定生命是否曾经在此出现过。
“凤凰”号的着陆地点设在纬度同地球格陵兰或阿拉斯加州北部相当的广阔浅谷。与利用安全气囊反弹到降落地点的姊妹火星漫游者“勇气”号和“机遇”号不同，这颗着陆器是利用反冲火箭下降，能更加准确地降落在预定地点。这种推进降落方法也更适用于更加沉重的飞船降落，美国宇航局需要利用这种方法支持可能的人类火星探索。据称，“凤凰”号在火星表面着陆的成功率并不高。从历史上来看，55%尝试着在火星表面降落的努力都以失败而告终，而“凤凰”号利用的着陆方法已经有32年没有尝试过。
成功着陆后，重约772磅(约合350公斤)的“凤凰”号将在原地等候15分钟，待着陆掀起的尘埃物质落定，它将展开太阳能电池板，升起气象天线杆，将周围环境的第一批照片传回地面。在接下来的几个火星日，“凤凰”号将检查机载仪器，伸展机械臂铲起第一堆火星土壤样本。一个火星日约比地球上的一天长40分钟。在度过第10个火星日之前，“凤凰”号将进入“挖掘”阶段，每天有两小时用来挖土壤，这个阶段预计将占据此次任务的绝大部分时间。
“凤凰”号的设计寿命为90天，尽管科学家表示，“凤凰”号的使用寿命可能会延长一个月左右，在晚夏或初秋继续看到它的身影，不过它在火星上探测的时间绝对不会有“勇气”号和“机遇”号那么长。这是因为“凤凰”号上的太阳能电池板不能产生足够多的能量，令其安然度过火星冬天。阿韦德森说：“它的三只脚会深深嵌入地下，上面沾满干冰，太阳又会在地平线以下。”言下之意，“凤凰”号不能通过太阳能电池板获取大量能量。
按计划，“凤凰”号在飞行10个月之后到达火星，在火星北部平原开始其三个月的探测活动。如果任务取得圆满成功，这将是在“海盗”号探测任务之后时隔30年机器人首次在火星表面以下钻孔。着陆后，“凤凰”号将在其微型火炉中加热火星土壤样本，研究其化学构成。“凤凰”号火星任务首席科学家、亚利桑那大学的彼得·史密斯博士表示，“凤凰”号能够检测有机物的存在，不过它不能分辨出里面是否存在DNA或蛋白质。
“凤凰”号着陆地点之所以选择在北极点，是因为以前的探测器曾发现冰冻水潜伏于火星地表之下的证据。有科学家认为火星上一个宽30英里左右的浅滩可能是古代海洋遗留下来的。但是，“凤凰”号将会寻找已经存在10万年的液态水的证据，现如今，干涸的火星表面没有液态水，“凤凰”号的任务就是探测地下冰是否已经融化，创造了更为潮湿的环境。
科学家一般认为，融化的冰水以及有机物质和稳定热源是生命存在的三要素。为了避免“凤凰”号无意之中将地球有机物带到火星，技术人员在准备探测器发射时必须多加小心。“凤凰”号已经过干热处理和精确清洗，使其表面微生物数量降至最低。另外，作为防污染的举措之一，它的机械臂还被封存于特殊材料之中。
在开展探测任务之前，“凤凰”号火星车必须先要在弥漫着尘埃物质的火星表面成功着陆，火星向来以吞噬人造探测器著称。各国共向火星发射了15个探测器，但迄今只有5个着陆成功。
“凤凰”号的设计很独特，有三条腿支撑，机械臂长20英尺，由铝和钛两种材料制成，工作起来像一台反铲挖土机，一铲下去能在火星上挖出20英寸深的沟，接着旋转就能将土壤样本取出。尽管“凤凰”号缺乏探测火星过去或当前生命形式的工具，不过科学家仍然希望它能揭开火星北极圈是否含有适合微生物生存的迹象之谜。
造价只是孪生探测器的一半
“凤凰”号探测器是美宇航局“侦察”计划的第一个任务，即利用小型太空探测器研究火星的计划。“凤凰”号由美宇航局下属喷气推进实验室负责管理，造价4.2亿美元，几乎是造价8.2亿美元的“机遇”号和“勇气”号的一半，这两个孪生探测器于2003年发射，仍在火星上漫游。
“凤凰”号探测器的名称有着特殊含义，美宇航局希望它能在以前任务失败的基础上，完成凤凰涅槃般重生。“凤凰”号原计划作为“火星奥德赛”探测器于2001年一同飞向红色星球，不过因为担心发射日程安排过于紧密会适得其反，于是在1999年取消了发射计划，“火星奥德赛”探测器最后只身前往火星。
主要使命完成后变身气象站
人类对火星的探测并非一帆风顺。1998年发射的“火星气候探测器”因洛克希德-马丁公司和美宇航局在度量单位上出现错误，结果在靠近火星时被烧成灰烬。而美宇航局次年发射的“火星极地着陆器”在火星南极点着陆时，因火箭发动机提前关闭，从此下落不明。这两个探测器的残骸迄今尚未被发现。
“凤凰”号探测器由洛克希德·马丁公司制造，携带了类似于“火星极地着陆器”探测任务所搭载的一些科学仪器。据喷气推进实验室项目主管巴里·戈尔茨坦介绍，工程师们在过去四年对“凤凰”号进行了严格测试，“以将这套系统可能遭遇到的一切故障提前排除。”如果“凤凰”号能顺利完成其主要探测任务并幸存下来的话，随后它将变成一个气象站，用于收集有关火星大气层的数据。
“凤凰”号探测器是一个由3条腿支持的平台，平台直径1.5米，高约2.2米；其中心是一个多面体仪器舱，舱左右两侧各展开一面正八边形太阳能电池阵，跨度5.52米。与“火星极地着陆器”相比，“凤凰”号探测器的最大变化是提高了太阳能电池的性能。“凤凰”号探测器携带了7种科学探测仪器，美国宇航局工作人员把它们戏称为7种探索火星生命来源的“秘密武器”，它们分别是：
(1)机械臂(RA)
它是“凤凰”号探测器上最重要的设备，用来挖取火星表面及表面下层的土壤样品。它将挖得的样品送入着陆器搭载的“显微镜电化学与传导性分析仪”和“热与气体分析仪”中进行化验分析。
机械臂长2.35米，有4个自由度，末端装有锯齿形刀片和波纹状尖锥，能在坚硬的极区冻土表面，挖掘1米的深坑。机械臂还可为装在臂上的相机调整指向，引导测量热与电传导性的探测器插入土壤。
(2)显微镜电化学与传导性分析仪(MECA)
它是在“火星勘探者”计划中所使用的仪器基础上略加改进而成的，包括湿化学实验室、光学显微镜、原子力显微镜和热与电传导性探测器4台仪器，用以检测土壤的元素成分以及给土壤样品拍摄成像。
(3)热量和释出气体分析仪(TEGA)
它包括微分扫描热量计和质谱仪两部分，用以对土壤样品的吸热和散热过程进行观测记录，并对加热后释放出的挥发物进行分析。
(4)表面立体成像仪(SSI)
用以测绘高分辨率的地质图和机械臂作业区地图，进行多光谱分析和大气观测。它可拍摄着陆位置地形的高清晰度、彩色、立体图像。
(5)机械臂相机(RAC)
它安装在机械臂末端的挖掘铲上，用以拍摄机械臂采集的土壤样品的高分辨率图像，分析土壤颗粒的类型和大小。
(6)火星下降成像仪(MARDI)
用于在“凤凰”号下降过程中动态拍摄火星表面，勘察着陆点附近的地质情况。
这是加拿大宇航局为“凤凰”号着陆器专门研制的新仪器。它由激光雷达和温度压力测量装置两部分组成，可以监测火星大气层的尘埃、温度等变化，记录火星北极每天的天气状况。
美国东部时间2007年8月4日5点26分34秒596毫秒（北京时间8月4日17点26分34秒596毫秒），美国“凤凰”号火星着陆探测器由一枚德尔塔2型火箭从肯尼迪航天中心17A发射台发射升空，开始飞往火星。
在火星地表之下“探冰”
“凤凰”号在2008年5月25日火星北极圈一处平原的永久冻土地带着陆，之后利用先进的铝钛合金机械挖掘臂等7种仪器开展各种探测，如在火星地表之下“探冰”，寻找火星历史可能存在某种生命形式的新线索，以及观测火星北极气候循环模式等。
“凤凰”号的设计探测使命为3个月，整个项目耗资约4.2亿美元。这是美国宇航局名为“侦察”的低成本火星探测计划发射的第一个探测器。如果“凤凰”号成功在火星着陆并展开探测活动，这将是自30年前“海盗”号火星探测器在火星上钻孔探测之后，人类探测器再次将探测范围延伸到火星地表之下。
“凤凰”号与火星上经历尘暴考验的美国勇气号和机遇号火星车风格迥异。2004年登陆火星的这对孪生火星车，作业方式是在火星靠近赤道区域的表面漫游，而“凤凰”号将会采取在火星北极地区“蹲点”的方式，固定在一个地方不动。
欲揭示火星冰冻水来源
此前的火星探测结果表明，这颗红色星球现虽然干燥、贫瘠，但远古时期很可能遍布着河流与海洋。科学家相信，火星上很可能有过某种形式的生命存在。
2002年，美国“奥德赛”号探测器曾在火星北纬65度以北发现大范围冻水层存在的证据。“凤凰”号就是奔着这片冻水层而去。
科学家猜测，冻水层可能是火星远古海洋的冰冻残留物，也可能是火星大气层中的水蒸气散播到地表之下形成的，或者是远古巨大冰原后退时遗留下来的。
人类发射的火星探测器迄今均未在火星干旱的表面发现水存在的痕迹。“凤凰”号“探冰”的一个重要目的，是探测火星极地的地下冰是否存在融化并创造出一个湿润的“地下小环境”的可能。
着陆探测器取名“凤凰”，寓意“浴火重生”。美国宇航局在介绍材料中说，“凤凰”号实际上脱胎于以前一个夭折的火星探测器项目，其中的许多组件都被再利用，成为“凤凰”号的基本构架。另外，“凤凰”号设计人员还借鉴并改进了1999年在火星着陆后下落不明的“火星极地着陆者”探测器的一些设计。宇航局说，希望在前辈基础上“重生”的“凤凰”号能不负众望，在火星探测中有更多的重大新发现。
关键过程
美国宇航局于2007年8月发射凤凰号火星探测器，凤凰号将飞行约6.8亿公里，于2008年5月在火星北极软着陆，它将在火星挖掘土壤，以了解当地环境是否适合生物生存。以下为凤凰号点火升空后的关键步骤
T-00分00秒
发射升空
“美国发射联盟”的德尔塔 2型火箭的一台主发动机和两个微调推进器在发射前一刻启动。6台地面起动的捆绑式固体火箭发动机在 T-0 点火， “凤凰”号火星探测器开始发射。
T+01分03秒1
地面起动固体火箭发动机燃烧
这 6台由阿联特技术系统有限公司生产的地面起动固体火箭发动机的推进剂耗尽并燃烧。
T+01分05秒5
空中启动 地面起动点火
绑在德尔塔 2型火箭一级段的剩余三个固体火箭发动机点火。
T+01分06秒0
丢弃 地面起动固体火箭发动机
6台燃料耗尽的地面起动固体火箭推进器以3个为一组丢进大西洋。
T+02分11秒5
丢弃 空中起动固体火箭发动机
燃料用尽之后， 3个完成使命的空气启动固体火箭推进器向大西洋方向弹射出去。
T+04分23秒3
主发动机熄火
在消耗完 RP-1 燃料和液氧之后， Rocketdyne RS-27A 一级段主发动机关闭。微调发动机不久之后也熄火。
T+04分31秒3
一级火箭分离
德尔塔火箭一节段完成使命，开始分离。它将落入大西洋。
T+04分36秒8
二级火箭点火
一节段火箭丢弃之后，德尔塔火箭二节段接过接力棒。 Aerojet AJ10-118K 液体燃料推进发动机第一次点火加热，推动“凤凰”号探测器继续向高处飞行。
T+05分03秒0
丢弃 有效载荷整流罩
安装在德尔塔 2型火箭上、用于保护“ 凤凰”号探测器的 直径 9.5 英尺的有效载荷整流罩在上升期间一分为二。
T+09分20秒5
二级火箭第一次熄火
二节发动机在以 28.5 度倾角 到达 86.4X96.5 海里的轨道之后 关闭，完成其第一个发射点火任务。德尔塔 2型火箭及绑在其上的“凤凰”号探测器现处于二节火箭重新点燃之前的滑行阶段。
T+73分47秒2
二级火箭重新启动
德尔塔 2型火箭的二节发动机再次点燃，使有效载荷加速飞行。
T+76分02秒3
二级火箭第二次熄火
在以 28.5 度的倾角到达 87.7 X 13,128.1 海里的轨道之后，二节火箭完成使命关闭。在接下来的一分钟， 德尔塔 2型火箭一侧的微型推进器将会被点燃，推动“凤凰”号准备好同二节火箭分离。
T+77分05秒5
二级火箭分离
液体燃料推进的二节火箭与德尔塔 2型火箭的剩余部分完全脱离。
T+77分42秒8
三级火箭点火
Thiokol公司的星辰-48B型固体燃料三节发动机点火，驱动“凤凰”号探测器离开地球轨道。
T+79分10秒3
三级火箭熄火
在耗尽所有液体推进剂之后，三节火箭燃烧，“凤凰”号探测器发射顺序的动力阶段完成。
T+84分10秒3
“凤凰”号探测器分离
美宇航局 “凤凰”号探测器同三节火箭分离，开始向红色星球飞去，为期 9个月。
问题二：“凤凰”号要做什么？
答：2002年，美国“奥德赛”探测器曾在火星北纬65度以北地区发现存在冰冻层的证据。科学家希望“凤凰”号能帮助他们看清这片冰冻层的真面目，分析冰冻层是否曾融为液态水。此外，借助“凤凰”号挖掘的火星土壤样本，科学家也可分析土壤中是否存在有机化合物。从水和有机化合物这两条线索中，科学家就能进一步推断火星的历史环境是否适宜生命存在。
问题三：“凤凰”号与火星车有何不同？
答：“凤凰”号靠3条“腿”支撑身体，不能移动，着陆后在原地“蹲点”开展探测活动。而火星车顾名思义是一辆“车”，可四处开动进行探测。
问题四：“凤凰”号的着陆方式有何特殊之处？
答：美国的“勇气”号和“机遇”号火星车之前在火星着陆时使用安全气袋作保护，在火星表面弹跳并停稳下来，然后气袋打开，火星车开动。“凤凰”号则采用“软着陆”方式。它在进入火星大气层时，依靠与大气的摩擦和释放降落伞来一次大减速，时速从2万公里骤降至8公里，快接近地面时再通过推进器点火制动进一步减速，最终稳稳落在火星表面。这也是自1976年“海盗1号”和“海盗2号”探测器登陆火星以来，美国再次成功实现火星探测器的制动减速着陆。
精彩图
1、相约凤凰号
图1是凤凰号在进行组装和测试，看洛克希德-马丁公司的太空系统性能如何。凤凰号脱胎于以前一个夭折的火星探测器项目，其中的不少组件被再利用，成为凤凰号的基本构架，在此基础上，设计人员还进行了一些改进。
2、奔向火星
美国凤凰号火星探测器是于北京时间2007年8月4日17点26分由德尔塔2型运载火箭从美国佛洲卡纳维拉尔角(Cape Canaveral)发射台发射升空的，进行了为期10个月的长途跋涉，终于来到了火星。
3、火星着陆点
凤凰号的火星着陆点位于在火星北极平原瓦斯蒂塔斯-伯勒里斯上，此着陆点比先前太空船着陆火星的位置更加靠北一些。
4、着陆点相对地球的位置
凤凰号的火星着陆点位于火星北极大约北纬68°、东经233°的地方，相对地球而言，
此位置相当于地球上的加拿大北部，地球位置。
5、进入火星大气
此电脑生成图片是凤凰号火星探测器于北京时间2007年5月26日进入火星大气的情景。6、降落伞减速下降
为了减慢凤凰号降落火星表面的速度，凤凰号展开一把巨大的降落伞，让凤凰减速下降。
7、校对着陆装置
当着陆火星表面越来越近时，凤凰号火星着陆车扔掉保护它进入火星大气的隔热板，并展开3条着陆腿，按预定方式着陆。
8、对准目标位置
此明暗地形图表明凤凰号着陆火星的目标位置及其周围的地形情况，不同颜色代表不同的地形。凤凰号2014年5月26日着陆火星的位置是在椭圆形的中心，不过它也可以着陆在最大的椭圆形中，实现成功着陆。
9、制动火箭启动刹车
当制动火箭引擎启动后，美国宇航局的凤凰号开始进一步减速到达火星表面，并恢复自身的平衡以安全着陆在火星上。
10、火星上的冰站
图2显示凤凰号着陆火星表面后在着陆点展开其生死攸关的太阳能板和尖端带铲子的机器臂。
美国航空航天局新发现
中新社洛杉矶2008年6月21日电 美国航空航天局(NASA)科学家二十日正式宣布，“凤凰”号火星着陆探测器在着陆地点附近挖到的发亮物质是冰冻水，从而证实火星上的确存在水。这也是人类通过探测器在地球以外首次获得冰冻水样本。
2008年6月15日，“凤凰”号 探测器在挖掘火星表面的红土时发现了一些发亮的小方块，在阳光的照射下，四天后这些小方块消失了。
“凤凰”号探测任务负责人、来自美国亚利桑那大学的科学家彼得·史密斯在亚利桑那州图森市举行的新闻发布会上说：“今天，我自豪而高兴地宣布，我们已经找到证据，证明这些坚硬的明亮物质的确是冰冻水，不是其他什么物质。”
据介绍，科学家已经排除了这些小方块是干冰或盐的可能性。因为盐不会蒸发;而二氧化碳需要更低的温度才能变成固态(干冰)。在凤凰号着陆地点白天的温度大概是零下32℃，晚间是零下80℃。在火星稀薄的大气中，干冰需要更低的温度。彼得·史密斯说，在火星上，水的沸点只有4℃，水在很低的温度下就会迅速蒸发。
美国航空航天局科学家同时透露，凤凰号机械臂2008年6月19日在挖掘时碰到了坚硬的表层，科学家判断这很可能是更大的冰层。
科学家称，他们要探索的真相不仅仅是在火星上找到水，还要探寻火星上的矿物质、化学成分和有可能的有机化合物。
火星下雪
中新社洛杉矶2008年9月29日电火星上也有下雪！美国凤凰号火星探测器已经探测到来自火星云层的降雪，而且找到了火星上曾经存在液态水的最新证据。
美国航空航天局(NASA)当天公布了凤凰号火星探测器的最新科学成果。凤凰号上一个用来收集火星大气层和火星表面相互作用的激光设备已经探测到火星降雪，降雪来自凤凰号着陆点上空大约四千米的火星云层，数据显示降雪在到达火星表面前已经气化。
负责凤凰号气象检测系统的加拿大约克大学教授吉姆·怀特威说，火星上下雪的景观从来没有被发现过，科学家未来将寻找可能降落火星表面的降雪。
除了首次发现降雪，凤凰号还找到了火星上存在碳酸钙和粘土的线索。碳酸钙是石灰石的主要成分，在地球上，绝大部分碳酸盐和粘土只有在液态水的作用下才能形成。这些证据来自凤凰号上的热力与释出气体分析仪(TEGA)及电化学传导性显微镜分析仪( MECA)。
凤凰号采集到的火星土壤样本被装入“热力与释出气体分析仪”进行加热，结果释放出无色气体，经质谱仪分析，这种气体就是二氧化碳，而且释放气体的温度与大家熟知的碳酸钙释放二氧化碳温度一致。通过电化学传导性显微镜分析仪检测，发现土壤样本中钙的浓度与碳酸钙缓冲液的钙含量一致。此外，通过凤凰号上的原子力显微镜分析，土壤中有一些表面光滑的微粒，这些微粒与粘土十分相像。
截至6月29日，原计划运转三个月的凤凰号火星探测器已经工作了一百二十七天。因火星公转的原因，凤凰号着陆点的太阳照射越来越少，随着太阳能的逐步衰减，凤凰号的活动将逐渐减少。科学家表示，10月底，因为电力不足，机械臂将停止工作，预计2008年底凤凰号将停止运转。在能量耗尽前，科学家将尝试开启凤凰号上的麦克风，期望记录下来自火星的神秘声音。
凤凰号的灾难
为什么去火星的路这么艰难？
首先，地球与火星之间的通讯无法保障，火星和地球说是最“亲近”的哥儿俩，那是天文观念，其实他们远着呢，即使最近的距离也有5500万千米，加上两颗星球都还自转，这让从地球发出去的电磁波无法保证能持续、准时、稳定地传给火星太空船。另外，科学家通过仪器给太空船发去的指令（也是另一种电磁波），只能在五分钟后到达，而太空船在火星上遇到什么状况，也是在5分钟之后到达，地球上的科学家才知道。通讯不畅的问题还真不小，好在在“凤凰”之前美国已发射出好几艘火星无人太空船，这些弟兄们可以帮“凤凰”往地球传话。其次，降落困难大。飞船飞入火星大气层以后，要遭遇“黑色7分钟”。也就是飞船飞入火星大气层到降落，大约要经过7分钟的时间，然而在这短短的七分钟里，飞船要经受严峻的考验：要避免被火星的大气层烧掉，准确在火星大气层展开降落伞，准确开启刹车火箭，保证上面的仪器不被摔坏，保证飞船着落时没有“四脚朝天”等。另外，火星大气浓度仅为地球大气浓度的1%，飞船着落时想利用空气的浮力，难！以前很多火星太空船着落器都是在着落这个环节失败的，摔坏在了火星上。
“凤凰”号逐渐被“冻死”
美国国家航空和航天局2008年6月28日宣布，将从当天开始逐个关闭“凤凰”号火星着陆探测器上的加热器，以节约能量，让“凤凰”号在探测使命结束前完成更多工作。而这一探测器也将在火星渐渐到来的严冬中被“冻死”。
国家航空和航天局2008年6月28日在一份声明中说：“与预期相同,火星北半球正由夏季转入秋季。由于白昼变短,太阳能电池板收集阳光时间变少,探测器发电量降低。”
国家航空和航天局喷气推进实验室项目经理戈尔德施泰因说,如果不采取措施,“凤凰”号的用电量将超过发电量,工作难以持续。
国家航空和航天局2008年6月28日起开始逐个关闭“凤凰”号上4个加热器。没有了这些加热器,“凤凰”号上的机械臂将无法继续使用。随着火星进入严冬,“凤凰”号的信号将最终消失。