美国宇航局的火星奥德赛轨道飞行器:绘制红色星球的历史性20年

在这幅艺术家的概念图中，美国宇航局的奥德赛号火星探测器正从火星南极上空经过。该航天器自2001年10月24日以来一直围绕火星轨道运行。来源:美国国家航空航天局/姓名

20年来，这颗红色星球上寿命最长的航天器一直在帮助确定水冰的位置，评估着陆点，并研究这颗行星神秘的卫星。

美国国家航空航天局2001年火星20年前的4月7日，奥德赛号宇宙飞船发射升空，成为仍在火星上工作的最古老的宇宙飞船。这颗人造卫星得名于亚瑟·c·克拉克的经典科幻小说《2001:太空漫游》(克拉克在发射前祝福了它的使用)，它被派去绘制火星表面的组成，为科学家们提供了一扇了解过去的窗口，以便拼凑出火星是如何进化的。

2001年4月7日美国东部时间上午11点02分，人们观看着一架波音德尔塔II型火箭从佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地发射升空，搭载着美国宇航局的2001年火星奥德赛号宇宙飞船进入太空，开始了为期7个月的火星之旅。来源:美国国家航空航天局

但它的完成远远超过了，揭开了水冰，作为其他航天器的关键通讯联系，并帮助铺平不仅仅是为了更安全的着陆，而且是未来的宇航员。

以下是奥德赛的部分成就。

映射火星冰

奥德赛公司20年的数据为研究人员确定地点提供了便利水冰被锁在地球上。了解火星上的水循环 - 一个又一次潮湿的星球，就像地球一样 - 提供洞察力随着时间的推移所改变的方式：今天如何在这个星球上移动？行星的倾斜是否会影响冰稳定的地方？Odyssey的发现帮助筹码了这些问题。

黑暗沙丘的海面，被风雕刻成长线，围绕着北极帽，覆盖着德克萨斯州大的区域。信用：NASA / JPL-CALTECH / ASU

“奥德赛”项目之前，我们不知道这些水储存在地球上的什么地方，”美国宇航局位于南加州的喷气推进实验室的项目科学家杰弗里·普劳特说，他领导着奥德赛任务。“我们第一次在轨道上发现了它，后来通过凤凰号着陆器确认了它的存在。”

储存水冰也需要帮助宇航员在火星上生存，并为他们的航天器提供燃料。(事实上，宇航员是奥德赛号上的一个仪器关注的焦点，该仪器测量了他们在2003年停止工作之前需要应对的空间辐射。)轨道飞行器使用伽玛射线谱仪(GRS)探测器发现了水冰，该探测器已被证明是一个有能力搜寻近地表氢的探测器——水冰的替代品。GRS可以测量火星表面不同元素的数量，也可以作为NASA星际伽玛射线爆发(GRB)探测网络的一个节点，该网络可以识别GRB的源位置，以便后续的天文观测。

这个主题图像显示了一个双碗火山口。如果陨石在撞击表面之前很快就在两个中断，则单个冲击火山口的典型碗形造成双胞胎。两个圆形爆炸区域相交，产生一个分开一对陨石坑的直壁，而弹出碎片的“翅膀”向侧面喷射。图像占地面积8英里（13公里）。信用NASA / JPL-CALTECH / ASU

火星由什么组成

看看几乎所有的火星表面测绘研究，它很可能包括奥德赛的数据。多年来，最完整的火星全球地图都是由奥德赛的红外摄像机制作的，它被称为热发射成像系统(THEMIS)。该摄像机日夜测量地表温度，让科学家能够确定岩石、沙子或灰尘等物质的存在。它的数据显示了这些物质的存在，依据的是它们在火星上一天的升温或降温过程。

花了二十年绘制这些地图的净效果是什么?科学家们不仅利用这些数据绘制山谷网络和火山口，他们还能够发现砂岩、富含铁的岩石、盐和其他更多的发现，这些发现有助于对火星的故事有更深入的了解。“THEMIS全球地图如何填补了我们的知识空白，这是很难夸大的，”Laura Kerber说JPL.奥德赛的副项目科学家。

安全的着陆

THEMIS自环绕火星以来已经发回了100多万张图像。它制作的图像和地图突出了危险的存在，比如地形特征和巨石，但它们也通过显示水冰等资源的位置，帮助确保未来宇航员的安全。这有助于火星科学界和美国宇航局决定向何处发送着陆器和漫游者——包括于2021年2月18日着陆的“毅力”漫游者。

常规打电话回家

从早期开始，奥德赛就作为美国宇航局的漫游者和着陆器的长途呼叫中心，将他们的数据发回地球火星中继网络．火星接力的想法可以追溯到20世纪70年代，当时两个海盗号着陆器通过轨道器将科学数据和图像发回地球。轨道飞行器可以携带无线电或天线，能够比地面航天器发回更多的数据。但奥德赛号在开始向美国宇航局的“勇气号”和“机遇号”漫游者传送数据时，将这一过程变成了例行程序。

奥德赛的任务经理，喷气推进实验室的Chris Potts说:“当这两个探测车着陆时，利用超高频频率成功传送数据是一个改变。”

每天，漫游者都可以去新的地方，向地球发回新的图像。通过像奥德赛这样的传递，科学家们更快地获得了更多的数据，而公众也得到了更多让人兴奋的火星图像。奥德赛已经支持了超过18000次接力活动。这些天，它与美国宇航局的火星侦察轨道器和MAVEN，以及欧洲航天局的痕量气体轨道器共享通信任务。

截至2020年3月，THEMIS拍摄了六张火星卫星火卫一的照片。摄像机日夜测量表面温度。研究每个卫星的热物理学可以帮助科学家确定其表面材料的性质，就像他们对火星表面所做的那样。来源:美国国家航空航天局/姓名/ ASU / nautica。来源:美国国家航空航天局/姓名/ ASU / nautica

一边的卫星

奥德赛公司已经对火星表面进行了彻底的研究，以至于科学家们已经开始转动THEMIS的相机来捕捉火星卫星火卫一和火卫二的独特照片．就像研究火星表面一样，研究每个卫星的热物理学可以帮助科学家确定其表面材料的性质。这些信息可以让我们对它们的过去有所了解:目前还不清楚这些卫星是被小行星捕获的，还是在远古的撞击中被炸飞的火星碎片。

未来的任务，比如日本航天局的火星卫星探索(MMX)飞船，将寻求在这些卫星上着陆。在遥远的将来，太空任务甚至可能在它们上面为宇航员建造基地。如果他们找到了，他们将依赖于一颗轨道飞行器的数据，这颗轨道飞行器在本世纪初开始了它的冒险之旅。

Themis是由亚利桑那州立大学在坦佩的运营。Odyssey的伽玛光谱仪由亚利桑那大学，图森，洛斯阿拉姆斯国家实验室和俄罗斯太空研究所提供。奥德赛项目的主要承包商，丹佛的洛克希德马丁空间，开发并建造了轨道器。特派团业务由洛克希德马丁和普普纳拉德纳的洛克希德·马丁和JPL共同进行。