火星极地着陆者号：南极任务与失联调查

火星极地着陆者号是美国国家航空航天局“火星勘测者”计划的一项任务，与火星气候轨道器同属1998年项目。计划把小型着陆器送到火星南极层状地形边缘，研究土壤中的挥发性物质及当地天气，以帮助重建火星水与气候的历史。预定着陆区位于南纬约76度、西经约195度。

喷气推进实验室代表美国国家航空航天局管理项目，洛克希德·马丁航天公司在丹佛承担航天器研制及运行工作。任务随带两个“深空2号”微型探针，拟在附近高速穿入地表，验证微型设备在另一颗行星上工作的能力；它们是独立的技术验证任务，不能与主着陆器的科学载荷混为一体。

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整套飞行器质量约576千克，其中着陆器约290千克。加州大学洛杉矶分校的大卫·佩奇主持“火星挥发物与气候勘测器”综合载荷，它包括立体成像仪、带相机的两米机械臂、气象设备和热及释出气体分析仪。机械臂计划挖掘浅沟，把少量土样送入微型炉加热，再检测逸出气体，以辨识水和二氧化碳等成分。

下降成像仪预定在抛掉隔热罩后拍摄着陆区，俄罗斯提供的激光雷达则用于探测低层大气中的尘霾与冰云。任务还搭载行星学会提供的小型麦克风。这些设备是为着陆后约三个月的工作准备的；进入、下降和着陆期间并不安排连续工程遥测，地面要等到着陆后的通信时段才能知道结果。

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1999年1月3日20时21分世界时，火星极地着陆者号从卡纳维拉尔角第17B号发射台由德尔塔II火箭发射。飞行器由巡航级提供远航时的电力、通信和推进支持，着陆器则收在气动外壳中。它经过约十一个月飞行，于12月3日接近火星。

此前火星气候轨道器已于9月失联，原定经它中继数据的方案随之取消。极地着陆者仍具备直接向地球通信、或经火星环球勘测者转发数据的能力。到达当天，地面在进入大气前约六个半小时执行最后一次轨道修正，遥测显示飞行器表面上仍处于正常状态。

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12月3日太平洋标准时间12时02分，飞行器转向进入大气的姿态，天线偏离地球，信号按计划中断。地面预期它依次完成大气制动、降落伞减速和火箭动力下降，然后重新发回数据，但预定通信窗口没有出现信号。主着陆器与两个微型探针此后均未取得联系，也没有传回计划中的地表科学资料。

寻找并未立即停止。火星环球勘测者从12月16日起拍摄候选着陆区，地面也反复发送指令。团队于2000年1月17日宣布结束恢复工作；斯坦福大学后来报告可能收到微弱信号，又引发一月底和二月初的新一轮尝试。随后分析表明，该信号来自接收机内部，而非火星着陆器。

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喷气推进实验室特别审查委员会在2000年3月22日报告中，认为下降发动机过早关闭是最有力的解释。地面试验显示，着陆腿展开时，触地传感器会产生短暂信号；软件未按原意忽略或清除它，可能把这次瞬变保留为“已经触地”。

按这一重建，当高度约40米、触地判断功能获准控制发动机时，错误状态会导致关机，着陆器随即失去减速推力。委员会同时强调，没有下降段飞行数据可以直接证实这一过程，因此仍不能排除其他失效方式。对“深空2号”，调查甚至没有选出一个最可能的原因，主着陆器的软件解释不能直接套用。

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报告指出，触地软件没有在完整飞行构型下接受相应试验，需求向软件说明书传递时也遗漏了关键限制。经费和进度压力使若干关键技术领域由单个人负责，部分设计审查意见虽然形式上结案，却缺少独立技术复核；这些是委员会对开发过程的评估。

它建议在项目早期投入足够的系统工程力量，保持同行交叉检查，并按实际飞行条件组织验证与故障注入试验。任务留下的教训因而超出某一个程序错误：缺少关键阶段遥测，既削弱了故障定位，也使地面试验发现的问题无法同实际终局逐项对应。

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