在火星工作11年后,NASA的MAVEN探测器悄然落幕 NASA的MAVEN(火星大气与挥发物演化)探测器于2013年发射升空,此后在火星轨道上度过了漫长的11年。这艘探测器为我们了解火星大气层如何随时间流逝而消散提供了大量宝贵数据。然而,就像许多太空任务一样,它的谢幕方式并不轰轰烈烈——而是悄无声息地走向终点。 ## MAVEN的使命 MAVEN的主要任务是研究火星上层大气,以及太阳风和宇宙辐射如何逐渐剥蚀火星大气层。科学家们希望通过这项研究,弄清楚火星在数十亿年前究竟发生了什么——那时的火星气候更为温暖湿润,甚至可能孕育过生命。 MAVEN收集的数据表明,太阳风(即太阳释放出的带电粒子流)是导致火星大气层消失的主要原因之一。由于火星缺乏像地球那样强大的全球性磁场,其大气层无法得到有效保护,最终被太阳风一点一点地剥离殆尽。 ## 任务的终结 在完成长达11年的科学探测任务后,MAVEN的燃料储备已近枯竭,探测器逐渐失去对轨道的精确控制能力。NASA随即宣布正式终止这一任务。 与某些以戏剧性方式结束的探测器不同——例如卡西尼号在土星大气层中壮烈燃烧——MAVEN的告别更为低调平静。随着探测器燃料耗尽、通信能力逐步减弱,它将继续在火星轨道上静静飘行,最终成为一颗沉默的人造卫星。 ## 留给后人的遗产 尽管落幕方式略显平淡,MAVEN留下的科学遗产却弥足珍贵。在服役期间,它帮助科学家们: - **深入理解火星大气层的消散机制**,追溯这一过程如何在数十亿年间塑造了今日的火星面貌 - **监测太阳活动对火星的影响**,包括太阳耀斑和日冕物质抛射事件 - **为未来的载人火星任务提供支撑**,通过分析火星大气密度和辐射环境,为宇航员的安全保障提供数据依据 - **充当通信中继站**,协助地面与其他火星探测器之间的数据传输 ## 展望未来 MAVEN任务的结束,标志着人类火星探索历史上又一个重要篇章的落幕。尽管离别不够壮烈,但这艘探测器对人类理解火星乃至太阳系演化所作出的贡献,将在科学史册上永久留存。 随着NASA和其他航天机构不断筹划新一代火星探测任务,MAVEN积累的宝贵数据将继续指引未来的探索之路——引领人类不断叩问:火星究竟经历了怎样的沧桑巨变?那里曾经是否存在过生命?
摘要
NASA的MAVEN航天器在研究火星大气层长达11年后,已被正式宣告失联。2025年12月,该航天器在一次常规掩星期间消失在火星背面,随后与地面失去联系。此后回收的遥测数据碎片显示,航天器正以2.7转/分钟的速度自旋,表明其发生了无法恢复的电源故障。
NASA的MAVEN航天器在去年12月6日消失于火星背面之前状态良好。这次例行遮蔽(称为"掩星")本应持续不到一小时,但当航天器恢复与地球联系的预定时间到来时,地面团队却没有收到任何信号。
[通信中断](https://arstechnica.com/space/2025/12/nasa-just-lost-contact-with-a-mars-orbiter-and-will-soon-lose-another-one/)触发了应急预案,工程师们试图重新与MAVEN建立联系——这艘航天器正在距地球逾2亿英里的火星轨道上运行。尽管他们竭力监听微弱信号,并盲发上行指令,却始终徒劳无功。随着时间推移,挽救任务的希望愈发渺茫,NASA官员于周三宣布放弃搜寻。
"NASA已停止搜寻MAVEN航天器的工作,并开始启动任务退役相关事宜,"位于马里兰州的NASA戈达德航天飞行中心MAVEN项目经理Mike Moreau表示。
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# 在火星服役11年后,NASA的MAVEN探测器悄然告别
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"我认为,随着任务的结束,团队成员们真切地体会到了失去挚爱之人的感受。"
这张图像中的紫色区域展示了NASA的MAVEN轨道器上的成像紫外光谱仪于2024年5月探测到的火星夜半球极光。紫色越亮,极光越强烈。图片来源:NASA/科罗拉多大学/LASP
去年12月6日,NASA的MAVEN探测器在状态良好的情况下消失在火星背面。这段例行的遮蔽过程(称为"掩星")本应持续不到一小时,然而当探测器按时恢复与地球的联系时,地面团队却始终未能收到任何信号。
这次[通信中断](https://arstechnica.com/space/2025/12/nasa-just-lost-contact-with-a-mars-orbiter-and-will-soon-lose-another-one/)触发了应急预案,工程师们着手尝试与MAVEN重建联系。MAVEN正在距地球逾两亿英里的轨道上绕火星飞行。尽管他们竭尽全力地监听微弱信号、盲目上传指令,却始终徒劳无功。拯救任务的希望随着时间流逝逐渐破灭,NASA官员于周三正式宣布放弃搜救。
"NASA已停止搜寻MAVEN探测器的工作,并开始启动任务退役相关事宜,"NASA戈达德太空飞行中心的MAVEN项目经理Mike Moreau表示。
## 信号中断
工程师们还需要一些时间来还原MAVEN(火星大气与挥发物演化探测器)究竟发生了什么。这艘探测器于2013年从地球发射,2014年进入火星轨道,专门研究火星大气与太阳风之间的相互作用。MAVEN的表现堪称完美——它在火星服役长达11年,远远超出了最初的主任务寿命。然而,探测器的骤然失联令人始料未及,因为NASA的许多行星探测任务往往能运行数十年之久。
由于可获取的信息十分有限,调查人员或许永远无法确定MAVEN究竟出了什么问题。他们正在梳理探测器在被火星遮挡信号之前传回的数据,同时工程师们也从MAVEN绕出火星背面后成功恢复了部分遥测数据片段。
"作为调查工作的一部分,喷气推进实验室的团队成员成功地从探测器发回的信号中恢复了一些遥测数据片段和多普勒频移数据,"Moreau说道。"这些数据是从信号丢失后数小时内录制的信号中提取出来的。"
地面控制人员并未实时捕捉到这些微弱信号。这些信号是作为一项独立科学活动的一部分被记录下来的——该活动旨在收集关于火星高层大气密度和动力学特征的信息,因为火星高层大气会使穿越其中的无线电信号发生畸变。
"我们能够确认的信息之一,是一项惯性速率测量数据,显示探测器正在以约每分钟2.7转的速度自旋,"Moreau说。"我们还确认这与数据中观测到的多普勒特征相吻合。这一转速快于探测器的预期转速,表明探测器出现了一个很可能无法自行恢复的故障。"
由于无法将太阳能电池板对准太阳,这艘翻滚中的探测器很可能在数小时内耗尽了电池电量。
"这是帮助我们判断探测器已进入无法维持运行的电力状态的数据点之一,"Moreau说。"以上是我们已掌握的事实。异常评审委员会仍在对引发故障的根本原因展开调查。"
MAVEN沿椭圆轨道绕火星运行,近火点约110英里(180千米),远火点约2500英里(4000千米)。这艘大小与一辆小型汽车相当的探测器将在这条轨道上继续运行50至100年,最终自然坠入火星大气层并燃烧殆尽。
[](https://cdn.arstechnica.net/wp-content/uploads/2026/06/MAVEN_1000th_Orbit.jpg)
艺术示意图:MAVEN探测器在火星椭圆轨道上运行(非等比例)。
图片来源:NASA/科罗拉多大学/LASP
## 我们失去了什么?
这个问题有两个层面的答案。MAVEN最初是作为一个科研平台而建造的,旨在帮助科学家了解火星大气在数十亿年间发生的变化。在MAVEN之前,科学家们已知火星在远古时期必然更加温暖湿润,且拥有更为浓厚的大气层。如今火星大气层极为稀薄,无法在地表维持液态水的存在,而越来越多的证据表明,数十亿年前火星上曾遍布湖泊和河流。
MAVEN发现了剥蚀火星高层大气分子的机制的存在证据,这一过程被称为"大气逃逸"。探测器上的科学仪器持续监测火星大气对太阳剧烈喷发所释放的带电粒子流的响应。
"我们最激动人心的发现之一,是利用11年的MAVEN数据,首次在任何行星上观测到了一种名为'溅射'的大气逃逸过程,"MAVEN首席研究员、科罗拉多大学博尔德分校大气与空间物理实验室的Shannon Curry说道。"在这一过程中,带电粒子撞入高层大气,将中性大气溅射出去,就像跳水时激起水花一样。我们的团队利用稀有气体同位素证实,这一过程数十亿年来一直是主要的大气逃逸机制之一。"
2024年,一场太阳风暴对火星造成了尤为强烈的冲击。"我们观测到大气逃逸量增加了数个数量级,甚至捕捉到了覆盖整个星球的发光极光图像,"Curry说道。
MAVEN的科学遗产将永久留存,但对于这个科学家早在2006年便开始向NASA提议、一路参与至今的项目团队而言,这次告别并不轻松。
"我认为,随着任务的结束,团队成员们真切地体会到了失去挚爱之人的感受,"Moreau说道。
"与此同时,我们为过去十年所取得的科学成就感到无比自豪,"Curry说。"MAVEN是整个太阳系中观测大气逃逸现象最出色的平台。我们现在对火星大气逃逸的了解,超过了对太阳系内任何其他行星的了解,包括地球。"
第二个层面的答案则略显不确定。在火星服役的大部分时间里,MAVEN承担着将NASA火星车和着陆器从火星地表传回的科学数据中继至地球的任务。得益于这一中继功能,包括毅力号和好奇号在内的火星车能够传回比直接对地通信多得多的数据和图像。
MAVEN退出后,NASA还有另外四颗轨道器可以提供这一关键的无线电中继服务。但官员们对这些轨道器还能再撑多久并不确定。现存四颗中继轨道器中有三颗比MAVEN还要年老,而MAVEN凭借其较高的轨道高度,在中继网络中发挥着举足轻重的作用。
"在整个任务期间,MAVEN参与了我们为火星车和着陆器规划的超过8%的中继通信,但其传输的数据量却占到了所有中继数据总量的近18%,充分说明了它在传输大量数据时的重要价值,"NASA火星探索计划主任Tiffany Morgan说道。
目前该网络仍有充足容量支持毅力号和好奇号的运行,但存在一些小的注意事项。
"我们还有其他可用资产,这些资产已调整了各自的数据回传量,火星车也相应调整了与这些资产连接的规划,"Morgan说。"偶尔会出现轻微延迟,因为我们的可视资产减少了,科学数据的回传速度有所放缓——MAVEN在传回科学数据(相较于运营数据)方面至关重要。但就目前而言,火星中继网络的韧性足以在大多数情况下消化MAVEN缺失带来的影响,代价是增加部分延迟。"
NASA正在邀请商业公司开发现有火星中继网络的替代方案。这套名为[火星电信网络](https://www.nasa.gov/directorates/esdmd/nasa-draws-on-industry-for-mars-telecommunications-network/)的新商业系统,预计将为NASA未来的火星任务提供更高吞吐量和更广覆盖范围的通信服务。
"我们不再让每个任务各自设计通信解决方案,而是构建一套专为火星量身打造的、能力更强的通信架构,"NASA空间通信与导航办公室能力发展副项目经理Greg Heckler说道。"它将建立在从MAVEN、其他轨道器、包括现役火星车在内的每一个在该环境中运行的任务所获取的经验之上,同时也将借鉴我们在月球附近日益丰富的探索经验。"
NASA希望火星电信网络在2030年代前投入运营,并于上月发布了项目建议书征集通知。
"我认为……这件事有一定的紧迫性,"Heckler说。"我认为NASA建立这套基础设施,对于维持当前在轨任务的科学运营、并进而支撑我们执行那些更宏大的未来任务,都将至关重要。"
作者:[Stephen Clark](https://arstechnica.com/author/stephenclark/)
Stephen Clark是Ars Technica的太空记者,专注报道私人航天公司和全球各国航天机构。他的报道聚焦于地球内外技术、科学、政策与商业的交汇地带。
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