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2020,飞向火星

作者:admin 2020-07-25 我要评论

就在2020年的7、8月间,将有来自三个国家、不同类型的探测器先后飞向太空。它们有着相同的目的地,太阳系中排名第四位的红色行星火星。 7月5日,穆罕默德本拉希...

就在2020年的7、8月间,将有来自三个国家、不同类型的探测器先后飞向太空。它们有着相同的目的地,太阳系中排名第四位的红色行星——火星。

7月5日,穆罕默德·本·拉希德航天中心的工程师在查看KhalifaSat卫星模型

 

由中国、美国、阿联酋三个国家分别设计制造的三款不同的火星探测器即将飞往火星。人们期待着它们的成功,更期待它们能够带回关于火星生命痕迹的消息。这必将开启人类探索火星的全新阶段。

不同的火星探测项目之所以都选择在大约相同的时间进行发射,是因为地球和火星的运行周期不同,为了使探测器从地球到达火星的时间尽量缩短(大约7个月左右),发射就需要选在太阳、地球、火星三者大约在一条直线的时机进行。以此算来,大约每26个月会出现这样一个发射的窗口期,而每个窗口期有20天左右。人们必须在这段时间之内把握机会,否则就要再等两年多的时间(此前也打算在这个窗口期进行发射的欧洲空间局与俄罗斯合作的火星计划被推迟到了2022年)。

在这三者之中,最先升空的将是阿联酋火星任务(Emirates Mars Mission)的“希望号”火星探测器。这项火星探测任务主要是由在2006年成立的穆罕默德·本·拉希德航天中心(Mohammed Bin Rashid Space Centre)负责。这也是阿拉伯国家的第一个星际探测任务,计划于2020年7月15日,由日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)在日本种子岛航天中心使用H-2A型火箭将“希望号”火星探测器送上太空。

重约1350公斤的“希望号”探测器将不会在火星表面登陆。在2021年2月到达火星轨道之后,“希望号”计划在火星轨道上工作大约一个火星年的时间,对火星大气层进行前所未有的全面考察,并且探测在一个火星年内火星大气中氢气和氧气的流失情况。它利用一个600瓦特的太阳能面板为自身供电,同时还有一个直径1.8米长的天线与地球进行通信。“希望号”每环绕火星一圈将花费55个小时。

中国的“天问一号”火星探测任务也将于这个发射窗口在海南文昌发射场由“长征五号”系列运载火箭送入太空。“天问一号”的名字来自于屈原的长诗《天问》,它包含火星轨道器、着陆器和火星车三个部分,计划完成火星环绕、着陆和探测三大任务。其中轨道器将配备高分辨率照相机、中等分辨率照相机、地下雷达、矿物光谱仪、中性和高能粒子分析仪,以及一个磁力仪等科学仪器,而重约200公斤的火星车则配备了探地雷达、多光谱照相机、激光击穿光谱仪,以及用来探测气候和磁环境的科学仪器,将由太阳能板提供能量。

到达火星轨道之后,六角形的轨道器会释放出在保护罩中的登陆器和巡游器,让它们进入火星大气层,随后通过降落伞在火星表面着陆。“天问一号”的火星车计划在火星表面工作大约90个火星日,并且通过轨道器与地球进行联络。“天问一号”轨道器的探地雷达将可以探测火星地表以下100米深的地质环境,用以寻找水的痕迹,并且和火星车配合工作,研究火星地貌是如何曾经受到水流的影响,寻找火星生命可能留下的痕迹。

美国航空航天局(NASA)以之前一款火星车“好奇号”(Curiosity)为样本,开发出名为“毅力号”(Perseverance)的火星车,计划在7月30日至8月15日之间发射,随后于2021年2月18日在火星赤道以北的一个三角洲附近,一个曾经被水淹没过的杰泽罗陨石坑(Jezero Crater)着陆,希望能够发现火星生命曾经存在过的痕迹。

NASA此前开发过四款火星车——“旅居者号”(Sojourner)、“勇气号”(Spirit)、“机遇号”(Opportunity)和“好奇号”(Curiosity),它们在火星表面都是以漫游和探测为主要目的。“毅力号”则需要专注于自己的任务,在一个火星年的时间里辨别和收集代表火星不同地质时期的岩石标本。NASA计划,作为目前功能最强的火星车,拥有6个轮子、长达3米的“毅力号”将可以在火星表面提取岩石样本。或许在下一个时代的火星探测计划中,再把这些样本送回地球。

“毅力号”贴近地面的部分有43个管道。在“毅力号”进行巡游期间,如果科学家想收集地面上的某个岩石样本,“毅力号”会用它2.1米长的机器臂在岩石上钻取一块样本,再把样本经由管道送入“毅力号”的内部进行封存。随后样本将会被保存在火星表面,等待未来的探测器把它们运回地球。

当然,人们最期待的还是能从中发现火星生命曾经存在的证据。“毅力号”装备了一款名为“SHERLOC”的仪器,能够通过紫外线寻找火星岩石中有机分子的痕迹,或是从矿物成分判断其是否曾经处于多水的环境中。除了一些与“好奇号”相似的科学仪器之外,“毅力号”还将在火星二氧化碳比较丰富的区域进行从二氧化碳中生产氧气的实验,为未来人类宇航员登陆火星做准备。NASA这次火星探测的花费将达到27亿美元。

以人类目前的技术水平来说,火星绝不是一个容易抵达的目的地。从地球到火星,航天器在太空中要旅行的距离超过从地球到月球旅行距离的百倍以上。火星的表面引力大约为地球表面引力的38%,而其表面大气层又极为稀疏,这样独特的环境使人类探测器极难安全降落。在此之前,曾经有多个来自地球的火星探测器要么消失在茫茫宇宙中,要么坠毁在火星的表面。也正是从一次次的失败中,人类不断取得进步,对火星的了解越来越丰富。

这次几项探测任务的特殊之处还在于,它们都是在为未来难度更高的火星探测任务打下基础。中美两国都有计划在21世纪30年代发射火星探测器,从火星表面取得样本再带回地球研究。至于更宏伟的计划,则是让人类宇航员能够踏上火星表面,亲自进行科学研究,然后再平安返回地球。想要实现这些宏伟的目标,必须循序渐进,同时还要应对随时可能出现的未知和失败。


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