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MAVEN

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火星大氣與揮發物演化任務
MAVEN

所屬組織美國國家航空暨太空總署
主製造商洛克希德馬丁太空系統（英語：Lockheed Martin Space Systems），
科羅拉多大學博爾德分校，
柏克萊加州大學，
戈達德太空飛行中心
任務類型軌道衛星
環繞對象火星
發射時間2013年11月18日
18時28分 UTC
— — —
當期發射窗口
2013年11月18日～
2013年12月7日
發射手段擎天神五號運載火箭
任務時長最初原定1年
目前已運作11年零27日
COSPAR ID2013-063A
SATCAT no.39378
官方網站NASA MAVEN
功耗1,135 watts[1]
軌道參數
傾角75º
遠拱點6,200 km（3,900 mi）
近拱點150 km（93 mi）
周期4.5小時

火星大氣與揮發物演化任務（Mars Atmosphere and Volatile Evolution Mission）簡稱MAVEN，是美國國家航空暨太空總署的火星探測器，於2014年9月22日進入火星軌道。MAVEN的目的是研究火星大氣，以及是什麼原因讓火星大氣變得如此稀薄與乾燥。[2][3]

MAVEN於2013年11月19日由擎天神五號運載火箭發射。點燃火箭第二節之後停泊在近地軌道27分鐘，接著再次點燃火箭第二節五分鐘，MAVEN便進入火星轉移軌道。

MAVEN於2014年9月22日進入火星軌道，並調整成橢圓形的工作軌道－－最近距離火星150公里，最遠則達6300公里，以從不同的角度觀察火星大氣。[4][5][6]

MAVEN的主研究員是科羅拉多大學博爾德分校大氣與太空物理實驗室（英語：Laboratory for Atmospheric and Space Physics）的布魯斯·賈科斯基。

任務概觀

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MAVEN - Atlas V 火箭點火 (2013年11月18日).

2008年9月15日，NASA宣佈由眾多提案中選擇MAVEN作為火星偵察兵計畫於2013年發射的部分。[7][8]

在2013年8月2日，MAVEN太空船抵達佛羅里達州甘迺迪航天中心，開始發射準備。.[9]MAVEN計劃於2013年11月18日以改進型一次性運載火箭（英語：Evolved Expendable Launch Vehicle）發射。[10]於2014年9月進入環繞火星的橢圓軌道，和印度的火星軌道探測器有大致相同的時程。此任務花費6.71億美元。[11][12] [13]

目標

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科學家們懷疑，數百萬年來，隨著行星核心冷卻和磁場衰減，火星失去了 99% 的大氣層，從而使太陽風能夠吹走大氣層曾經包含的大部分水和揮發性化合物。MAVEN 的目標是確定大氣氣體流失到太空的歷史，提供有關火星氣候演變的答案。通過測量大氣目前逃逸到太空的速度並收集相關過程的足夠信息，科學家將能夠推斷出地球大氣如何隨時間演變。[14]

MAVEN有四個主要科學目標：

  1. 瞭解從大氣逃逸至太空的揮發物於大氣演化所扮演的角色，進而瞭解火星大氣、氣候、液態水和行星適居性的歷史。
  2. 瞭解當今上層大氣與電離層的狀態，還有與太陽風的交互作用。
  3. 瞭解當今中性粒子與離子從大氣逃逸的狀況與相關機制。
  4. 測得大氣中穩定同位素的比例，以瞭解大氣隨時間流失的情況。[15]

MAVEN的測量亦可驗證當今對於火星大氣甲烷形成的理論模型。[16]

硬體概觀

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MAVEN軌道衛星的設計是以火星奧德賽號和火星勘察衛星為基礎。

科學儀器

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MAVEN將研究火星的上層大氣和與太陽風的交互作用。搭載的儀器將測量大氣氣體、上層大氣、太陽風和電離層。[17] 由科羅拉多大學博爾德分校、柏克萊加州大學與戈達德太空飛行中心分別製造將搭載的儀器套件。

儀器套件包括：

  • 粒子與場（Particles and Field，P&F）組件
    • 太陽風電子分析儀－測量太陽風與電離層電子
    • 太陽風離子分析儀－測量太陽風與磁層鞘離子密度與速度
    • 超熱與熱離子組成－測量熱離子與中等能量逃逸離子
    • 太陽高能粒子－瞭解太陽高能粒子撞擊上層大氣的情況
    • Lagmuir探針與波－瞭解電離層特性、逃逸離子的波加熱和極紫外光的照射量
    • 磁力儀－測量行星際太陽風與電離層磁場
  • 遙測（Remote Sensing，RS）組件
    • 紫外光光譜成像（Imaging Ultraviolet Spectrometer，IUVS）－測量全球上層大氣與電離層的特性
  • 中性氣體與離子質譜儀（Neutral Gas and Ion Mass Spectrometer，NGIMS）－測量中性氣體與離子的組成與同位素

成果

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火星水分通過蒸發進入稀薄的大氣層中。在那裡太陽風可以將水分子分解成氫和氧。氫作為最輕的元素，會上升到火星大氣層的最高水平，並被剝離到太空中，永遠消失在火星上。這種損失被認為是以恆定的速度進行的，但 MAVEN 對火星大氣氫在整個火星年（幾乎兩個地球年）的觀察表明，在火星軌道近日點，逃逸率最高，並達遠日點10倍。2015 年 11 月 5 日，NASA宣布來自 MAVEN 的數據顯示，太陽風暴期間火星大氣的逃逸程度顯著增加。大氣層向太空的流失可能使火星轉變為今天看到的寒冷、乾旱的行星。[18]

參考文獻

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  1. ^ 'MAVEN' Mission PowerPoint (PDF). [2014-09-26]. （原始內容存檔 (PDF)於2015-03-06）. 
  2. ^ Chang, Kenneth. Probe May Help Solve Riddle of Mars’s Missing Air. New York Times. November 15, 2013 [November 15, 2013]. （原始內容存檔於2014-11-29）. 
  3. ^ New NASA Missions to Investigate How Mars Turned Hostile （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）. By Bill Steigerwald (18 November 2012)
  4. ^ Hansen, Izumi; Zubritsky, Elizabeth. NASA Mars Spacecraft Ready for Sept. 21 Orbit Insertion. NASA. September 17, 2014 [September 17, 2014]. （原始內容存檔於2020-09-22）. 
  5. ^ NASA's MAVEN Spacecraft Makes Final Preparations For Mars. [2014-09-21]. （原始內容存檔於2020-05-11）. 
  6. ^ Mars Maven mission arrives in orbit. BBC. 2014-09-22 [2014-09-22]. （原始內容存檔於2020-11-11）. 
  7. ^ NASA Selects 'MAVEN' Mission to Study Mars Atmosphere. [2010-07-14]. （原始內容存檔於2009-06-19）. 
  8. ^ Thumbs Up Given for 2013 NASA Mars Orbiter. October 5, 2010 [October 8, 2010]. （原始內容存檔於2012-01-17）. 
  9. ^ NASA Begins Launch Preparations for Next Mars Mission. NASA. August 5, 2013 [August 6, 2013]. （原始內容存檔於2016-06-04）. 
  10. ^ NASA Awards Launch Services Contract for MAVEN Mission. SpaceRef. [October 21, 2010]. [失效連結]
  11. ^ Vergano, Dan. With NASA Probe's Arrival, International Mars Invasion Gets Under Way. National Geographic Magazine. 19 September 2014 [24 September 2014]. （原始內容存檔於2018-07-20）. 
  12. ^ NASA’s Maven Craft Beats India’s Mangalyaan in Space Race to Mars. WSJ. [22 September 2014]. （原始內容存檔於2020-08-04）. 
  13. ^ India Satellite Mangalyaan Reaches Mars Orbit on First Try. Wall Street Journal. [24 September 2014]. （原始內容存檔於2020-08-12）. 
  14. ^ Administrator, NASA. MAVEN Mission to Investigate How Sun Steals Martian Atmosphere. NASA. 2013-06-07 [2022-06-27]. （原始內容存檔於2022-03-18） （英語）. 
  15. ^ MAVEN fact sheet (PDF). [2010-07-14]. （原始內容 (PDF)存檔於2008-12-19）. 
  16. ^ Mars Methane Questions Answered. Science Channel. [2009-11-14]. （原始內容存檔於2012-02-29）. 
  17. ^ CU chosen for $485M Mars exploration project. [2017-08-01]. （原始內容存檔於2008-10-11）. 
  18. ^ Northon, Karen. NASA Mission Reveals Speed of Solar Wind Stripping Martian Atmosphere. NASA. 2015-11-05 [2022-06-27]. （原始內容存檔於2022-03-31） （英語）. 

外部連結

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參見

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