寂靜半年後 NASA 正式宣告 MAVEN 火星任務終結：大氣探測先鋒的終章

2026 年 6 月 4 日——美國太空總署（NASA）於本週正式宣告終結「火星大氣與揮發物演化任務」（Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN，MAVEN）。這艘已在火星軌道運作逾 11 年的探測器，自 2025 年底與地面失聯後，歷經長達六個月的復聯嘗試，最終未能喚醒。NASA 同時表示，針對太空船失聯原因的調查仍在進行中。

MAVEN 不僅是 NASA 火星探索史上服役最長的科學任務之一，更以關鍵數據改寫了人類對火星氣候演化史的認知。它的終結，既是行星科學界的重大損失，也是一個時代的句點。

MAVEN 任務定位：解碼火星大氣消失之謎

MAVEN 全名 Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN（火星大氣與揮發物演化），於 2013 年 11 月 18 日由 Atlas V 火箭從卡納維爾角發射升空，2014 年 9 月 22 日成功進入火星軌道。其主要科學目標非常聚焦：研究火星上層大氣、電離層及其與太陽風的交互作用，以解釋火星何以從遠古溫暖潮濕的星球，轉變為今日寒冷乾燥的沙漠世界。

這個問題困擾行星科學界數十年。火星表面布滿古河道、三角洲與湖泊沉積物，證據顯示它在 40 億年前曾擁有濃厚大氣層與液態水海洋。然而今日火星大氣壓僅約地球的 0.6%，表面液態水無法穩定存在。大氣去哪了？這是 MAVEN 要回答的核心命題。

關鍵技術：一套為大氣科學量身打造的儀器陣列

MAVEN 搭載 8 套科學儀器，涵蓋三個核心測量範疇：

粒子與場套件（Particles and Fields Package）：

• 太陽風電子分析儀（SWEA）：測量太陽風中的電子能量與分佈
• 太陽風離子分析儀（SWIA）：測量太陽風離子的速度與溫度
• 磁強計（MAG）：精確測量火星周邊磁場
• 超熱與熱離子組成儀（STATIC）：測量逃逸離子的質量、能量與速度
• 太陽高能粒子儀（SEP）：監測太陽爆發活動對火星大氣的影響
• Langmuir 探針與波儀（LPW）：測量電離層電子密度與溫度

遙感套件（Remote Sensing Package）：

• 成像紫外光譜儀（IUVS）：觀察火星上層大氣成分的分佈與變化
• 中性氣體與離子質譜儀（NGIMS）：精確測量大氣中性氣體與離子的化學組成

這套儀器組合讓 MAVEN 能夠同時從「源頭」（太陽風）、「介質」（磁場與粒子交互）以及「結果」（大氣成分與逃逸率）三個層面，建立火星大氣流失的完整因果鏈。

十年科學遺產：MAVEN 的五大里程碑貢獻

1. 確認太陽風剝蝕為主要大氣流失機制

MAVEN 最重大的發現發生在任務初期。2015 年，任務團隊直接測量到太陽風攜帶的磁場與火星大氣交互作用時，會形成「誘導磁層」，並將大氣離子加速至超過火星逃逸速度。數據明確顯示，太陽風與火星大氣外層的交互作用，每小時可剝離約 100 至 300 公噸的大氣成分。

更重要的是，MAVEN 觀測到太陽爆發事件（Solar Energetic Particle Events，SEPs）可將逃逸率提高 10 至 100 倍。這項發現為「太陽年輕活躍時期如何快速抽乾火星大氣」提供了關鍵機制證據——40 億年前太陽風遠比今日強烈，火星大氣在早期數億年間被快速剝蝕殆盡，導致溫室效應崩潰、海洋凍結或蒸發。

2. 描繪火星大氣的三維結構與季節變化

MAVEN 的 IUVS 儀器首次繪製出火星上層大氣中氧、氫、碳、氮等元素的立體分佈圖，並記錄了大氣成分隨火星季節的規律變化。火星遠日點時大氣逃逸速度顯著減緩，近日點時則大幅增加，這種季節性循環每年重複。

任務也發現火星大氣中的氫同位素比例（氘氫比，D/H ratio）高於地球約 6 倍——這是一個關鍵化石指標，表明大量氫（輕同位素）已逃逸至太空，留下較重的氘。根據此數據推算，火星在歷史進程中損失了至少 80% 的原始大氣。

3. 捕捉 2018 年全球沙塵暴的大氣效應

2018 年 6 月至 10 月，火星經歷了 2007 年以來最大規模的全球沙塵暴，這場風暴導致機遇號探測車（Opportunity）終結任務。MAVEN 則在大氣層頂部記錄了前所未見的現象：沙塵暴加熱火星中低層大氣，使其膨脹並將更多水蒸氣推至高層，進而被太陽風剝離。

數據顯示，沙塵暴期間火星高層大氣中氫的豐度暴增 50%，水的逃逸率增加 10 倍以上。這項發現揭示了「大氣短期極端事件」與「長期氣候演化」之間的連結——每一次大規模沙塵暴都在加速火星大氣向太空的流失。

4. 繪製火星誘導磁層與電離層的動態地圖

不同於地球擁有全球性偶極磁場，火星缺乏內生磁場，僅有局部的殼層剩磁（主要分佈在南半球）。MAVEN 的 MAG 與 LPW 儀器詳細繪製了太陽風與火星大氣交互形成的「誘導磁層」結構，發現其高度動態且不對稱，與太陽風壓力密切相關。

這份磁場地圖對於理解火星高層大氣的空間物理過程至關重要，也為未來人類登陸火星的輻射環境評估提供了基礎數據——因為誘導磁層的強弱直接影響銀河宇宙射線與太陽質子到達火星表面的通量。

5. 長期通訊中繼服務地面任務

MAVEN 在科學觀測之外還擔負了一項低調但至關重要的角色：通訊中繼站。作為火星軌道上少數配備 UHF 中繼設備的衛星之一，MAVEN 在火星全球探測衛星（MRO）與火星奧德賽號（Mars Odyssey）的協助下，為勇氣號、機會號、好奇號、洞察號與毅力號等地面任務傳輸了大量科學數據。

尤其是好奇號與毅力號，每天產生數百 Mb 的科學數據，若無軌道中繼站，下傳速率將極為緩慢。MAVEN 的 UHF 系統運作穩定，在 11 年服役期間幾乎未發生過重大中斷——這也是為什麼當它在 2025 年底突然失聯時，NASA 投入了異常多的資源試圖重建聯絡。

失聯與終結：六個月的沉默

根據 NASA 內部消息來源與 SpaceNews 報導，MAVEN 在 2025 年 12 月上旬 的最後一次常規通訊中回傳了正常的工程與科學數據。但在隨後的計劃通訊窗口中，深空網絡（DSN）無法捕獲其訊號。

初期判斷指向兩種可能：(1) 姿態控制系統故障導致天線未對準地球；(2) 電力系統異常，探測器進入安全模式或斷電狀態。NASA 啟動了標準復原程序：透過 DSN 發送重啟指令、切換至備用無線電系統、嘗試不同頻段與功率組合。每次測試間隔數日至數週，以配合火星與地球之間 4 至 24 分鐘 的訊號延遲。

六個月來，NASA 團隊執行了超過 50 次 的復聯嘗試，動用全球三座 DSN 站點（加州戈爾德斯通、西班牙馬德里、澳洲坎培拉）的天線陣列。期間曾短暫偵測到一個疑似 MAVEN 的微弱載波訊號，但未能建立穩定連結——最終證實該訊號來自另一艘火星探測器，為誤判。

2026 年 5 月下旬，NASA 正式召集任務終結審查委員會。結論：進一步復聯嘗試的成功機率已低於可接受門檻。6 月 3 日，NASA 科學任務理事會批準了任務終結決議。

值得注意的是，NASA 強調「調查太空船失聯的具體原因仍在進行中」。由於 MAVEN 搭載的工程數據記錄器可能儲存了失效前的最終狀態，若未來意外恢復通訊，這些數據將極為寶貴。但目前而言，該探測器被宣告為不可恢復的沉默狀態。

任務時間線回顧

（備註：任務獲得五次以上的科學任務延展，累計經費約 1.1 億美元，遠低於原始開發成本 6.7 億美元，堪稱 NASA 性價比最高的行星任務之一。）

對火星科學生態的影響

MAVEN 的終結在三個層面產生直接影響：

科學觀測層面：MAVEN 是唯一專注於火星上層大氣動態的在軌任務。它的失聯意味著對火星大氣逃逸、誘導磁層動態與太陽風交互作用的「連續監測」中斷。MRO 雖然也搭載部分大氣探測能力，但其 CRISM 光譜儀已在 2018 年停止運作，MCS 氣候探測器的功能也隨時間逐漸衰退。短時間內，火星大氣科學將面臨關鍵數據缺口——尤其是 2026 年底火星即將進入近日點季節，原本是觀察大氣逃逸峰值的最佳視窗。

通訊中繼層面：MAVEN 每年傳輸約 數十 Gb 的地面任務數據。它的退出將增加 MRO 與 Odyssey 的通訊負載。雖然 NASA 的新一代火星軌道中繼衛星（包括 ESA 的 TGO）可部分填補，但在排程彈性與數據總量上仍存在落差。NASA 火星探測計劃副主任已公開表示正評估是否調整 MRO 的中繼時段分配。

任務設計層面：MAVEN 的失聯原因調查結果將直接影響 NASA 下一代火星任務的工程設計——包括即將在 2028 年發射的「Mars Orbiters for Surface-Atmosphere-Space Coupling Study」（MOSAICS）任務。如果原因指向特定子系統（如電池老化、姿態控制、或輻射損壞），未來的冗餘設計與元件選型都將隨之調整。

未來的火星大氣探測任務

MAVEN 留下的科學問題不會被擱置。目前已知的後續任務規劃包括：

• MOSAICS（NASA，目標 2028 年）：新一代火星大氣探測衛星，重點研究火星大氣從地表到太空的垂直耦合過程。將搭載更高靈敏度的質譜儀與新一代成像光譜儀，解析度與覆蓋範圍均超越 MAVEN。
• Mars Orbiter Mission 2 / MOM-2（ISRO，目標 2027–2028 年）：印度太空研究組織的第二枚火星探測器，除測試入軌與通訊技術外，也規劃搭載大氣觀測酬載。
• EscaPADE（NASA / UC Berkeley，目標 2028–2029 年）：雙子衛星火星大氣與磁層任務，透過雙點同時觀測解析太陽風與火星大氣耦合的三維動力學。這個任務經歷了多次時程調整，已成為 NASA 小型行星任務的重要示範。
• Tianwen-3 火星取樣返回（中國，目標 2030 年前後）：雖然主要目標為岩土取樣，但附帶的大氣成分測量有望補充中低層大氣的數據。

然而，這些任務多數仍在開發階段，最早要到 2028 年才有新的專用大氣探測衛星進入火星軌道。這意味著火星大氣科學將經歷至少兩年的「資料乾旱期」。

反思：長壽行星任務的終點哲學

MAVEN 最初設計壽命僅為一個地球年（約 668 個火星日），最終運作了超過 11 年——是預期服役期的 11 倍。這在行星探測器中並不罕見：Mars Odyssey（2001 年抵達）服役超過 25 年，MRO（2006 年抵達）也將邁入第 20 年。但任務越長壽，終結的那一刻越複雜。

MAVEN 的終結也帶出一個值得思考的問題：NASA 是否已充分準備好處理「預期外」的任務終止？ 2025 年底失聯至 2026 年 6 月正式宣告，期間的六個月代表了 NASA 對「仍有機會」的堅持，但也反映了行星通訊架構中缺乏通用應急協議。一旦主力通訊中繼衛星失效，火星地面任務的數據返回能力將受到連鎖衝擊。這是 MAVEN 留給 NASA 的工程管理遺產。

總結：一個時代的句點

MAVEN 的故事，本質上是一部「人類如何解開火星氣候之謎」的精彩篇章。從確認太陽風剝蝕機制到捕捉沙塵暴效應，從建立大氣逃逸模型到服務地面探測車群，它以 6.7 億美元的初始投資、11 年的超額服役，換來了人類對火星氣候演化最深刻的理解。

它的終結是靜默的——沒有撞擊火星表面，沒有最後的圖像，只有深空網絡中早已消散的微弱電波。但它的科學遺產將持續影響未來每一枚火星探測器的設計、每一份火星大氣模式、以及每一個思考「行星為何宜居」的科學家。

火星的風依舊吹拂著乾涸的河床與沙塵平原。MAVEN 不再聽得到那些風聲，但人類對這顆紅色星球的凝視，才正要深入。