想更了解太空,除了看《星際效應》,也該知道印度太空船進入火星軌道的故事

想更了解太空,除了看《星際效應》,也該知道印度太空船進入火星軌道的故事
Photo Credit:ISRO - Indian Space Research Organisation

我們想讓你知道的是

2014年9月24日,印度無人火星探測器「曼加里安號」結束10個月長達6.6億公里的飛行,成功進入火星軌道,成為第一個將探測器送上火星軌道的亞洲國家.......

作者:許庭榜(中興大學國政所碩士)

印度火星任務發展與現況分析

2012年8月3日,印度政府批准由印度太空研究組織所提出的火星探測計畫,印度總理辛格(Manmohan Singh)於2012年8月22日印度第66屆獨立紀念日上正式宣布這個消息,辛格在致詞時指出這趟任務將使印度在科技領域的發展上向前邁進一大步,並表示印度的太空船會在靠近火星附近的地方蒐集重要的科學資訊。

事實上,從1960年代至今全球約45次火星探測任務,其中三分之一失敗。除此之外,除了歐洲太空總署的「火星快車號」,沒有其他國家首次探測火星就取得成功。2014年9月24日,印度無人火星探測器「曼加里安號」(Mangalyaan,梵文譯為火星飛船)結束10個月長達6.6億公里的飛行,成功進入火星軌道,成為第一個將探測器送上火星軌道的亞洲國家,也是繼歐洲太空總署(ESA)之後,首次挑戰這項任務就成功的國家。

印度總理莫迪(Narendra Modi)在探測器成功進入火星軌道後說道:「我們敢於探索未知的領域,並達成了幾乎不可能的任務,我們寫下了歷史的新頁。太空計畫的成功展現出身為一個國家我們所能夠做到的。」

本文從科學與技術層面解讀此次的太空探索,也提出太空計畫將為印度帶來多重效益,包括凸顯其太空實力,爭取更多太空合作夥伴與太空商業服務的客戶,再者亦能提升國家內部的士氣,吸引更多的年輕人才加入該領域的研發。

Modi talks about Mars Mission(1)

印度火星任務的主要目標

這次的火星任務是印度第一次的星際探索(Interplanetary Exploration),屬於行星之間的探索任務,與印度2008年進行的月球任務有所不同。印度的火星任務預計由一艘火星軌道探測器「曼加里安號」繞行火星的橢圓形軌道(最近點距離火星371公里,最遠點距離火星80000公里)進行數種科學實驗。這次任務既是一項技術任務,也是科學任務,技術層面的目的在於發展星際探測任務必須的設計、規劃、管理和操作等相關技術,而科學層面的目的則在於探索火星的若干特徵。火星任務具體的目標如下

1.科學目標

探索火星表面的若干特徵,包含拍攝火星表面的影像、測量火星表面的化學成分組成、分析火星大氣層內的成分,藉此探測生命的跡象、繪製表面地圖、識別礦物資源等任務,並尋找甲烷這種攸關地球生命過程的化學物質。

2.技術目標

根據印度太空研究組織主席拉達克里希南,雖然印度的火星任務有科學上的目標存在,但是這次任務的目標還是以技術層面為主,最基本的就是要使印度建立起環繞火星飛行的能力。具體而言,技術層面的目標包括(註一):(1)具備研發製造火星探測器的技術能力,而且探測器要能夠進行對地軌道校正(Earth-bound maneuvers)、飛行時間要能夠持續300天以上、擁有將探測器準確射入火星軌道並使火星引力吸住的技術、在火星軌道上進行在軌探測的能力等;(2)與火星探測器進行深空通訊(Deep Space Communication)、導航、任務規劃、管理與操作等技術;(3)火星探測器要安裝自動反應裝置以因應緊急的突發狀況,以及自動進行故障檢測和修復等功能。

印度的火星軌道探測器稱為「曼加里安號」(Mangalyaan),又稱為火星飛船,重1350公斤,配備有5個印度自製的科學儀器,分別為:

(1)火星彩色相機

印度火星探測器搭載的第一個科學儀器為「火星彩色相機」(Mars Colour Camera, MCC),專門用於拍攝與蒐集火星的表面特徵、組成與影像,適合用於監測火星的動態變化與天氣。另外,火星彩色相機也將用於調查火星的兩顆衛星「福波斯」與「得摩斯」(Phobos and Deimos)(註二)。再者,火星彩色相機也會提供火星的情境資訊給其他探測器上的科學儀器。(註三)

Mars Color Camera(1)

(2)熱紅外線影像光譜儀

印度火星探測器上的第二個科學儀器是「熱紅外線影像光譜儀」(Thermal Infrared Imaging Spectrometer, TIS),專門用於測量熱能的放射,可同時於白天和晚上運作。在熱能放射的測量中,溫度與放射率(emissivity)是兩個測量的基本物理參數,而許多礦物和土壤種類在熱紅外線下都會產生特殊的光譜特性。因此,熱紅外線影像光譜儀可以勘測火星表面的成分與礦物。(註四)

TIS(1)

(3)火星甲烷感應器

印度火星探測器上的第三個科學儀器是「火星甲烷感應器」(Methane Sensor for Mars, MSM),專門用於測量火星大氣中是否有甲烷存在。甲烷感應器可以追蹤到十億分之一的甲烷含量,並找到它的來源。然而感應器必須要在光亮的環境下才能夠測量並取得數據,因為在光亮的環境下感應器才能測量太陽輻射的反射,而火星大氣層(atmosphere)中的甲烷濃度則會隨著時間與空間的改變而有所變化。(註五)

Mars Mission MSM(1)

(4)火星中性質量分析儀

印度火星探測器上的第四個科學儀器是「火星中性質量分析儀」(Mars Exospheric Neutral Composition Analyser, MENCA),火星中性質量分析儀是ㄧ個四倍數的質量光譜儀,能夠以單位質量分辨率在1至300 AMU(原子質量單位)的範圍中分析中性粒子的組成,預計將用來分析火星外大氣層(exosphere)內中性粒子的組成。(註六)


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