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二00一火星奥德赛号行动是NASA火星探索项目的一部分，它是在火星轨道上长期性的科研尝试。
上火星的机会每二十六个月才有一次，因为只有在这时地球和火星在围绕太阳运行时才成一直线，可以使飞行器在火星与地球间的轨道上以最小的能量飞行。
二00一火星奥德赛号在二00一年四月七日成功发射，在二00一年十月二十四日宇宙时间0230到达火星（美国西海岸时间十月二十三日晚上七点三十分，美国东海岸时间十月二十三日晚上十点三十分）。
奥德赛号首次科学考擦任务在二00二年二月开始，二00二年八月结束。之后，它在二00二年八月二十三日又开始了它新一轮的探索。
火星奥德赛号第一次绘制了火星表面化学和矿物成分储藏和分布图。飞行器还勘测了星球上很多地貌特征，它绘制的氧气分布图使科学家们在星球两极地带发现了很多埋藏在地表下面的水冰体。
奥德赛号在火星低轨道上记录了辐射环境，以便确定有朝一日人类火星探险所面临的与辐射相关的危险系数。所有这些研究都与科学考察目标一致。
二00一火星奥德赛号运载了三个主要仪器：
导热性广普图象系统（THEMIS）。它能确定只有水中才存在的矿物质含量分布。
伽马射线分光仪（GRS）。它能确定火星表面包括氧气在内的二十种化学成分（它能代表火星上水冰体的分布和含量）。
火星射线环境考擦（MARIE）。它能用来研究辐射环境。
奥德赛号飞行器还可以为火星漫游车机遇号和勇气号提供可信赖的通讯信息，它所收集的数据85%是通过火星车传送到地球上的。奥德赛号将在它今后的航行中继续支持火星车以及将来的火星登陆行动。正如二00三年的火星车行动一样，科学家和工程师们也将用奥德赛号所提供的图像和数据为将来的火星行动选择可行的登陆地点。
二00一火星奥德赛号这个名字的选用是为了纪念像著名科幻小说作者亚瑟·克拉克（Arthur C. Clarke）这样对宇宙探索执着精神超越性眼界。他这本名为“二00一火星奥德赛号”的著作唤起了我们对未来的希望和人类对探索未知世界探索的渴望，即使这种探索意味着极大的风险，危机，恐惧，甚至失败。
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