勇气号火星探测器，又名勇气号火星车（英文名：Spirit），是美国航空航天局研制的探测器，属于美国火星探测漫游者计划，姊妹车辆为机遇号火星探测器。

勇气号于2003年6月10日发射升空，于2004年1月3日在火星表面成功着陆。登陆地点位于古瑟夫撞击坑(Gusev Crater)，这里曾经可能是湖泊地区。勇气号在火星上运行了6年77天，比原计划的90个火星日任务时间长20多倍。它记录了7.73公里的行驶里程。2011年3月22日勇气号失去联络，2011年5月25日，NASA在最后一次尝试联络后结束勇气号的任务。

勇气号是第二代火星探测车，长1.6米、宽2.3米、高1.5米，185千克，具有立体视觉能力，自动导航系统能让火星车越过障碍物。搭载全景相机、微型热辐射光谱仪、磁阵列、α粒子X射线光谱仪、穆斯堡尔光谱仪等探测设备。摄像机安装在高5英尺（1.5米）的桅杆上，可提供360度的两眼类人地形视图。机械臂像人的手臂一样移动，有肘部和手腕，可以将仪器直接放置在感​​兴趣的岩石和土壤目标上。手臂的机械“手”握着一个微型相机，其用途与地质学家的手持放大镜相同。岩石钻磨工具就像地质学家的石锤，可以暴露岩石的内部。

勇气号找到大量证据证明干燥寒冷的火星在过去曾经拥有宜居环境。再次证实火星上有水。勇气号也帮助人类探索开辟了一条道路，保留了火星温度、太阳辐射和大气尘埃变化的详细日志，对于设计载人登录火星的航天服和车辆至关重要。

自古以来，人类对火星和火星上的生命充满无限遐想，火星探测也基本是围绕着“生命”这一主题展开。其拥有与地球相近的自转周期和自转轴转轴倾角、约-40℃的表面平均温度和稀薄的大气层，被人们称为“地球姊妹星”。

美苏之间的空间技术领域一直进行着激烈角逐。其中以战略武器方面的竞争尤为突出。美国从60年代开始，为了保持长期、稳定的战略威慑优势，部署了受到第一次打击之后还能进行有效报复的核进攻力量。为了保持空间技术领域的领先地位，美国实施了一系列广泛的、资金充足的计划。

1972年，美国“水手9号”到达火星，成为了火星第一颗人造卫星。1996年12月7日，美国的“火星环球勘测者号”探测器发射升空，这枚探测器持续运作了10年，最后在2006年11月5日失去联络信号，是最成功的天问一号之一。1997年7月4日，在火星阿瑞斯平原着陆的美国“火星探路者”飞船释放火星探测车。

2003年美国航空航天局（NASA）开始了新的计划，发射“双胞胎”火星漫游车。这两辆火星漫游车的官方正式名称为火星探测漫游者，代号MER（英文缩写），两车分别代号MER-A和MER-B。

2002年11月4日，美国航空航天局与玩具公司乐高协作，举行“为火星漫游车命名”的竞赛。近万人参加了这项活动。美国亚利桑那州的9岁女孩索菲·科利斯成为优胜者。两车分别命名为勇气号和机遇号火星探测器。

2003年6月10日，勇气号搭乘德尔塔2火箭从佛罗里达州卡纳维拉尔角顺利升空，采用了一条长达200余天的漫长霍曼转移轨道前往火星，并在2004年1月3日抵达。

勇气号选择气囊弹跳方式着陆，当降落伞脱离后，采取火箭反推方案进行减速和悬停确定着陆地点。此时着陆器又分成两个部分，一部分携带有反冲火箭和燃料罐，另一部分则将火星探测车折叠后牢牢包裹在巨大的气囊中。着陆器确定好着陆区域后，将气囊弹出并用绳索牢牢吊住，稳步下降命令下达后绳索断裂。气囊在距离火星地表数米处释放，随后在地面经过多次弹跳后稳定下来。巨大气囊内部有平衡设备，能保证气囊停止后折叠的火星车跟地面保持正确的姿态，随后气囊打开，火星车缓缓展开并驶出。2004年1月3日，勇气号火星探测器在火星表面着陆，向地球发回了一系列火星表面照片。

勇气号火星探测器在登陆后至离开登陆舱前，在登陆舱平台上逗留了12天，进行设备自检并拍摄了一些高清晰度的火星照片。这比计划延长了数日。因为一个缓冲气囊挡住了它的原定出路。控制人员用数天时间，指挥火星探测车分三步完成。大转身，从另一个斜坡式的踏板驶下登陆舱，完成了真正的登陆。2004年1月5日，美国航宇局公布了勇气号火星车拍摄的首张火星立体全景黑白照片，照片中部偏左有一个直径约9m的圆形凹地，勇气号项目工作人员熬夜睡眠不足，因此把这块凹地命名为睡眠谷并确定它成为勇气号的首个考察目标。1月10日，勇气号首次测量了火星上的温度。并把测量数据发回了地球。

2004年1月21日，当美国航空航天局的深空网络失去联系时，勇气号遇到问题。由于闪存子系统出现问题，进入故障模式。幸运的是，控制器能够重新格式化闪存并发送软件补丁（以防止内存过载）；同年1月22日，勇气号磨削了一块名为阿迪朗达克的岩石表面，对岩石裸露内部的调查使科学家们对火星土壤的成分有了一定的了解；同年2月7日，勇气号火星车成功地在一块玄武岩类火星岩石上钻出一个小洞，这是人类火星探测史上的首次岩石钻孔，勇气号花费3小时用机械臂上的打钻机钻入岩石，进行内部探测；同年2月21日，勇气号火星车机械臂伸到火星表面的一道浅沟里，寻找火星上是否曾经有水存在的线索；同年2月26日，勇气号拍摄到地球照片。

2005年，勇气号开始慢慢地越过岩石和沙地，向丈夫山（Husband Hill）移动；同年3月，沙尘暴的经过，扫走了勇气号太阳能电池板顶部的灰尘，使勇气号的电力从60%增加到93%，延长了任务的寿命；同年9月29日，勇气号到达了丈夫山的山顶，勇气号拍摄到谢夫陨石坑的360度真实彩色全景图。

2006年初，火星探测车被引导至麦库尔山的北壁，装备在接收到阳光，保持在冬季维持运行。期间，因为前轮停止工作，前往麦库尔山的旅程被取消。

2007年初，地面人员员向勇气号和机遇号火星探测器上传了新软件。这些新程序使漫游车能够自主决定许多不同的行动，例如是否将特定图像传输回地球或是否伸出遥控臂。2007年大部分时间里，勇气号和机遇号都面临着大规模的沙尘暴，这削弱了它们有效运行的能力，导致太阳能电池板发电不足。2008年底，一场冬季风暴进一步将勇气号太阳能电池板的输出降低，导致火星探测车必须使用自己的电池，如果电池耗尽任务基本上就会结束。

2009年初，风吹走了勇气号太阳能电池板上的灰尘，功率慢慢增加。

2009年4月份，“勇气”号火星车在行进过程中陷入了地下的散沙中。由于“勇气”号探测器的右前轮从2006年3月份就不能工作了，右后轮也于一个月之前无法转动，再加上沙地的限制，脱困工作十分艰难。工作人员尝试了各种方案都收效甚微。2009年12月16日，右前轮忽然间歇性恢复工作。之后，工作人员多次驱动其他轮子，希望使“勇气”号逃离沙坑，但进展甚微。尝试的结果反而使“勇气”号陷得更深了。此外，“勇气”号当时所处的火星南半球是秋季，随着冬季来到。每天提供给太阳能电池板的太阳能的可用量正在下降。“勇气”号上太阳能电池板朝南倾斜5度。但是由于冬季太阳从北方的低空穿过，所以电池板的倾斜状况十分不利。导致其太阳能电池板无法充电。经过八个月的分析和模拟，美国航空航天局尝试编程来驱动车辆脱困，但最终宣布火星探测车可能无法脱困，但仍可在原地继续探测活动。探测车最终成为固定探测平台，直到2010年3月22日通信中止。2011年5月24日，美国宇航局在宣布不再与无响应的火星车进行通信，并宣布任务结束。

勇气号的“大脑”是一台每秒能执行约2000万条指令的计算机。依靠餐桌大小的太阳能电池板获得能源，在理想情况下每天最多可在火星上漫步20米，它的观测预计持续90个火星日（相当于地球上的92天)。勇气号火星探测器由全景相机、微型热辐射光谱仪、磁阵列、α粒子X射线光谱仪等组成。安装在桅杆上的摄像机高5英尺（1.5米），可提供360度的类似人眼的视图。机械臂像人的手臂一样移动，有肘部和手腕可以将仪器直接放置在岩石和土壤目标上。手臂的机械“手”握着一个微型相机，其用途与放大镜相同。岩石钻磨工具就像地质学家的石锤，可以暴露岩石的内部。

勇气号和机遇号火星探测器有身体、大脑、眼睛等。身体是一个保护内部计算机、电子学部件和电池的外壳，并具有温度控制作用。“大脑”位于它的身体内部，是处理信息的计算机，该计算机含有特殊的存储器能承受来自太空极强的辐射。

为了在所有阶段都能正常工作，勇气号温度保持在正负40°C之间。在晚上，火星表面温度降到零下96°C，勇气号体内的加热器工作，使其保持在正常温度范围。此外还有防止热量损失的“外衣”，为金涂层和绝缘材料。当自身温度高时，可通过自身的辐射器释放热量从而降低体温。

勇气号的“腿”是6个轮子，每个轮子由各自的马达驱动。2个前轮和2个侧轮有各自的转向马达，可以原地旋转360度。能爬45度以下的坡，并可以跨过大于轮直径(25cm)的障碍(如岩石)或洞。每个轮子上有履带，可在软的沙地行驶，也能爬越岩石。在平坦的硬地上，勇气号和机遇号火星探测器最高速度是5cm/s，平均速度约1cm/s。

勇气号能源来自火星车上的太阳能帆板和2个可充电的电池。在每个火星日，太阳能帆板如果被阳光照射4小时以上，可产生大约140W的电功率。其中100W电功率用于驱动，剩余能量用于科学探测。电池用于在没有太阳照射时提供电能。

发射勇气号时，德尔塔2系列火箭已服役10年以上，进行过90次发射，其中包括美国航宇局5个天问一号的发射。它1996年发射了“火星全球勘测者”和“火星探路者”，1998年发射了“火星气候轨道器”，1999年发射了“火星极区着陆器”，2001年又发射了“火星奥德赛”。德尔塔2型火箭是一种三级火箭，由5个重要部分组成：第一级，包括一台主发动机和9个捆绑式固体火箭发动机；级间；第二级；第三级以及直径为9.5英尺的有效载荷整流罩。火箭高约126英尺，宽8英尺。

勇气号搭载全景相机、微型光谱仪、穆斯堡尔谱仪等仪器设备，对火星进行科学探测，拍摄火星车周围火星景观的详细、多波长3D全景照片等。

相机（Pancam）用于确定当地地形的矿物学、纹理和结构。

Pancam桅杆组件(PMA)允许摄像机旋转360°，以获得火星景观的全景。相机杆本身可以上下摆动180°。科学家使用Pancam扫描火星地平线，寻找可能表明过去有水历史的地貌。他们还使用该仪器创建漫游车着陆区域的地图，并寻找有趣的岩石和土壤进行研究。

Pancam相机足够小，可以放在手掌中（270克），可以生成高4,000像素、周围24,000像素的全景图像。Pancam传感器是CCD（电荷耦合器件）。

技术规格

微型光谱仪（The Miniature Thermal Emission Spectrometer）是一种红外光谱仪，可以通过检测岩石和土壤的热辐射模式来远距离确定岩石和土壤的矿物学。所有温暖的物体都会散发热量，但不同的物体散发的热量不同。这种热辐射的变化可以帮助科学家识别火星上的矿物质。

技术规格

穆斯堡尔谱仪（The Mössbauer Spectrometer）用于近距离研究含铁岩石和土壤的矿物学。

穆斯堡尔谱仪简称为MB。MB测定了探测器研究的地质样品中含铁矿物的组成和数量。磁共振波谱可以直接放在岩石和土壤样本上进行近距离研究，它还可以检测火星探测车甲板上由磁阵列收集的磁性粉尘样本。

在火星上形成岩石的许多矿物都含有铁，而土壤富含铁。穆斯堡尔谱仪是一种专门用来研究含铁矿物的仪器。它可以高精度地测定这些矿物的组成和丰度。这种能力还可以帮助人们了解表面材料的磁性。

技术规格

α粒子X射线光谱仪（The Alpha Particle X-Ray Spectrometer）用于对构成岩石和土壤的元素丰度进行近距离分析。

α粒子X射线光谱仪利用α粒子和X射线确定岩石和土壤的元素化学。α粒子是在放射性衰变过程中发射出来的，而X射线是一种电磁辐射，就像光和微波一样。APXS携带一个小的α粒子源。α粒子从一个科学目标发射并反弹到APXS的探测器中。在这个过程，一些X射线会从目标中激发。分析探测器测量的α射线和X射线的能量分布，可以确定目标的元素组成。

岩石的元素组成描述了岩石中形成所有矿物的不同化学元素的数量。了解火星岩石的元素组成可以为科学家提供有关火星地壳形成，以及已经发生的任何风化作用的相关信息。与火星探测车臂上的其他仪器一样，APXS传感器头很小，可以放在人的手上。它的电子设备安装在火星车车车身内的热电子盒（WEB）中。大多数APXS测量是在夜间进行的，需要至少10小时的积累时间，其中光是X光照射就需要几个小时。

技术规格

磁阵列（磁铁 Array）用于收集火星探索漫游车、勇气号和机遇号火星探测器上的灰尘。火星尘埃中的磁性颗粒是这颗红色星球过去的微小碎片。磁阵列收集灰尘，通过科学工具进行分析，识别其成分并提供有关灰尘颗粒历史的线索。

技术规格

显微成像仪（Microscopic Imager）用于获得岩石和土壤的特写、高分辨率图像。

提供了火星岩石和土壤的放大镜视图。它会寻找有希望的目标，以便漫游车上的其他仪器进行详细研究和分析。

技术规格

勇气号和它的姊妹火星车“机遇号火星探测器”先后在2004年抵达火星表面。在工作期间，它们最大的贡献就是找到大量证据，证明火星在过去曾经拥有宜居环境。勇气号的探索之旅始于一个名为“古瑟夫”（Gusev）的石陨石撞击坑。小行星撞击火星的热量融化了地下冰，可能导致了这里的洪水泛滥。在探索过程中，勇气号记录了更多关于古代流水的证据。

在2006年，勇气号在一个明亮的低矮高原（称为“本垒”）发现了古代爆炸的证据。发回地球图像中粗糙的球状颗粒覆盖着更细的物质，这符合火山或撞击爆炸后物质落到地面的堆积模式。同年，在火星土壤中，探测出大量硫和微量水，这种物质可能是古代气体喷口周围形成的火山沉积物，也可能是水将这些矿物质溶解在地下并在到达地表时蒸发而留下。

在2007年，勇气号在拖动其右前轮时，挖出了一块几乎纯净的二氧化硅，这是车窗玻璃的主要成分。这个被称为“格特鲁德·韦斯”的二氧化硅碎片提供了强有力的证据，证明古代火星比现在湿润得多，可能是在温泉或蒸汽喷口的环境中产生的。

勇气号和它的姊妹火星车“机遇号火星探测器”发现了厘米级岩层相互重叠和切割。这些层被称为交叉层，其形状和大小表明水曾经在火星表面流动。在附近的“耐力陨石坑”，厚厚的裸露岩层（其中一些是风沉积的）表明水间歇性地存在。机遇号研究的许多矿物质富含硫、氯和溴元素，它们沉积在咸水体（称为盐水）的底部，形成类似于地球沙漠地区盐滩中的沉积物。

在火星上，风和水侵蚀了含有矿物质的岩石，并将其中的碎片带到了当前位置。这些颗粒与火山石碎片堆积在一起并凝固形成砂岩。许多这样的层相互堆叠，含有最初随着水蒸发而沉淀的矿物质，这表明水存在了很长很长一段时间。岩石中发现了微小的空洞形状和大小与地球上的岩石空洞相似，是某些矿物质被地下水溶解和分散时留下的。

现代火星是一片广阔的沙漠，布满了沙丘、波纹、尘暴和风沉积的物质条纹。灰尘甚至覆盖了两极的冰沉积物。但这颗红色星球的表面有时是潮湿的。与地球一样，火星上的岩石和矿物也蕴藏着过去的线索。勇气号和机遇号火星探测器的科学研究表明行星曾经更加湿润，并且容易因陨石撞击和火山而发生剧烈爆炸。在不同的时期，风将沙子吹过地表，水在地表流动并浸湿了地面。

勇气号和它的姊妹火星车“机遇号火星探测器”发现由于火星太冷且大气压力太低，火星表面找不到液态水。但早期任务发现了证据表明火星曾经是一个湿润的地方。一些科学家认为火星曾经更温暖。其他人认为，按照地球标准，火星一直是一个寒冷的地方，但当火星的两极更直接地向太阳倾斜时，冰冻的水会定期融化。一些人认为火山活动有时可能会融化极地冰或埋在地表下的冰。

2005年春季和夏季，勇气号每天都会在火星当地太阳时的午餐时间左右观察到数十个尘暴。

勇气号和它的姊妹火星车“机遇号火星探测器”通过证明可以在火星上安全着陆并操作复杂的设备（可以使用多年的设备），帮助人类探索开辟了一条道路。原计划持续90天的任务持续了三年多的时间，他们成功地越过流沙、岩石、火山口壁和山丘。两台漫游车都在火星上经历了完整的季节变化，同时保留了温度、太阳辐射和大气尘埃变化的详细日志。他们收集的有关灰尘和土壤中的矿物质和颗粒尺寸的信息对于设计火星用航天服和车辆至关重要。

在克服障碍的过程中，勇气号和机遇号已经证明设计并向其他行星运送机器人是可能的，这些机器可以在表面独立移动并适应恶劣环境中不断变化的条件。在探索火星时，火星探测车驾驶员引导机遇号火星探测器脱离沙坑。工程师学会了如何在没有电机的情况下操作机遇号的机械臂。通过实践，航天器设计师将应用在天问一号上各项经验和教训，设计新的、功能更强大的火星探测器。

勇气号的着陆地被叫做“哥伦比亚纪念碑”，这是为了纪念2003年2月1日哥伦比亚号航天飞机航天飞机返回期间解体的灾难。在勇气号成功登陆火星的时刻，人们没有忘记失去的哥伦比亚号上的同事。勇气号承载着勇敢的航天员们的探索梦想，专门将一枚用于纪念哥伦比亚号遇难航天员的徽章送上了火星，铝制徽章上面写有哥伦比亚号7名航天员的姓名。

勇气号原计划工作时间都是90天左右，但火星上剧烈的沙尘暴和大风天气却帮了忙，风吹去了盖在太阳能电池板表面的尘土，让它重新暴露在太阳光的照射之中而获得新生。勇气号一直坚持工作到2011年3月22日才宣告任务结束，此前它已经经历了轮子故障不能转动、且在2009年时就陷到软土中根本无法动弹，但它依然在那个坑里坚持工作了两年之久直到失联，那里成了它最终的墓地。

机遇号火星探测器情况好很多，曾经也陷进过一片砾石沙地中，不过后来依靠地球上两个“堂兄弟”的各种模拟才最终花了一个半月时间逃离，那一小块地区也因此被重新命名为“地狱沙丘”。后期的机遇号也在慢慢老去，每天的机上计算机会不断重启，工作一段时间就会自动清空数据存储，犹如沉沉暮年的老人一样患上了“痴呆症”和“失忆症”，让人惋惜又深感无奈。

2004年1月，美国航空航天局6日公布了“勇气”号传回地面的首张高分辨率火星彩色照片。这是该火星车“寄回”的首张火星风光彩色“明信片”，也是人类探测器迄今在地球之外其他星球上拍到的最清晰照片。彩照为“勇气”号全景照相机所拍，是12张照片合成的产物，总像素达到1200万。两台全景照相机分布在从“勇气”号伸出的桅杆式结构上，距火星车车轮底部高度约为1.4米，彼此间距30厘米，是火星车上惟一可拍摄彩照的装置。

任务初期，勇气号曾经发生软件故障，但地球上的工程师们成功地进行了远程修复。但勇气号最致命的事故发生在2009年4月份，它在经过一片沙地时轮子陷了进去。工程师花费整整8个月时间尝试解救勇气号，但没有成功。在它被卡住的位置上，勇气号没有办法调整自己的太阳能板方向，使其朝向太阳，结果，它终于未能挺过在火星上的第四个寒冬。2010年3月22日，勇气号发回最后一次信号，之后便再无音讯。

2011年5月24日，美国航空航天局正式宣布：勇气号火星探测车项目终结。从2010年3月份以来，这辆火星车再也没有对来自地球的呼唤做出任何反应。勇气号最初的设计寿命仅有3个月，但实际上却超出这一指标20倍以上，在此期间勇气号在火星上行驶7.7公里路程，是设计指标的10倍以上。

“勇气号”和“机遇号火星探测器”是一对“双胞胎”火星车，外形长得一模一样，携带的探测设备也完全相同。作为第2代火星车，勇气号和机遇号各重170千克，是索杰娜的16倍。作为机器人“地质学家”，勇气号和机遇号的主要目的是分析岩石的物理特性、化学成分和矿物组成。

作为一款低成本航天器，勇气号和机遇号当初的设计寿命只有短短3个月。但是它们的表现远远超过了人们的预期。勇气号运行至2010年，工作了6年多，跑了7.7千米。

火星发现水的较多，在科学记者中间出现了一个流传很久的笑话：美国航空航天局的每一次新闻发布会都要宣布在火星上“发现”了水。哥伦比亚山的岩石很明显是被水流改变的，而“本垒板”则主要是火山石。勇气号被困的具体地点——被称为“Gertrude Weise”，以全美女子职业棒球联盟的一名球员的名字命名——覆盖着硅沉积物，可能是在有温泉存在的情况下形成的。换句话说，勇气号被困在火星曾经温暖湿润的直接证据中。

勇气号运转寿命远超出了计划的90天任务。拍摄的全景图像为科学家提供了选择有希望的地质目标所需的信息，以讲述火星曾经拥有宜居环境。（美国航空航天局评）

在火星表面，美国的勇气号和机遇号火星探测器以太阳能作为能源的供给方式，取得了很好的巡视效果，获得了很多科学探测结果。（中国首次火星探测任务探测器系统总设计师 孙泽洲评）