人类为何要探测火星?这次去火星想干什么?火星探测难点在哪里?火星上究竟是什么样子?多个问题带你揭示火星探测的奥秘。
为什么最近“扎堆”去火星?
最近火星档期有点满。阿联酋的“希望”最先启程,中国7月23日发出“天问”,美国则把“毅力”留到了7月底。要不是疫情耽搁了,欧空局和俄罗斯合作的“罗莎琳德·富兰克林”原本也会在这个时间出征。
为什么去火星要扎堆?据介绍,火星绕日公转的周期大概是687个地球日,将近地球上的两年,也就是说,如果是地球和火星从同一个经度出发的话,地球绕大约两年之后,火星和地球又会回到同一个地方,在这种情况下,大约每26个月出现一个火星探测器发射窗口,地球到火星之间的飞行路径是最短的,也是最省燃料的。
今年7月下旬至8月上旬就是本轮的火星发射窗口。
此次火星探测为期多久?
“天问一号”预计将于2021年2月左右到达火星,科学观测阶段将于2021年4月开始。
着陆器/流动站将在飞船抵达后两到三个月在火星表面执行软着陆,并在登陆器内进行候选着陆。大约240公斤的太阳能漫游车几乎是中国玉兔二号月球漫游车重量的两倍,预计将在火星上运行约90天。
“天问一号”任务是什么?
火星探测围绕着一个主题是生命,“天问一号”的科学目标也围绕这个主题来展开。据悉,此次探测目的是一次实现“绕、着、巡”三步走,即对整个火星进行全球观测、成功着陆火星,以及火星车进行巡视勘测。
火星环绕器携带7台仪器,火星车携带6台仪器,此次任务的科学目标是:研究火星形貌和地质构造特征；研究火星表面土壤特征与水冰分布；探测火星土壤种类、风化沉积特征和全球分布；研究火星表面物质组成；识别火星表面岩石类型；研究火星物理场与内部结构等。
“天问”名字有啥讲究?
我国行星探测任务命名为“天问”,首次火星探测任务命名为“天问一号”,而后续行星探测任务将依次编号。
“天问”名称来源于中国伟大诗人屈原的长诗《天问》,2300多年前,爱国诗人屈原仰望星空,以《天问》提出177个问题,阐发对宇宙万物的理性哲思。2300多年后,这些问题很多已经得到破解,但那种执著追问的精神,仍然鼓舞着一代代中国人前赴后继去探索未知世界。
我国首次火星探测任务被命名为“天问一号”,厚植于中华民族传统文化精髓,体现着跨越两千多年的不懈求索,彰显了中国人迈向更远深空的毅力和决心。
火星探测究竟有多难?
那么,火星探测究竟难在哪儿?
第一,距离遥远。火星距离地球在5600万—4亿公里之间,且变化区间大。目前,人类探测器飞往火星耗时大约要7个月。
此外,火星与地球并不处在同一平面内,增加了轨道设计的难度。
第二,窗口难得。一旦错过就需要等待两年多。
第三,需要强有力的运载火箭。前往火星,不仅需要摆脱地球引力,还需要摆脱太阳的强大引力。
第四,着陆难度大。火星大气密度仅为地球的1%左右,可以利用它对探测器进行减速,但过程中会产生高达2000摄氏度的热量。而且火星表面沟壑纵横,砂砾遍布,对着陆点的选择和火星车的路径规划提出了更高的要求。
人类为啥非要去火星?
据公开数据统计,迄今为止,人类探火的成功率在50%上下,,比难度极大的人类探月成功率还要低。其中最大的一个困难就是“恐怖7分钟”。即火星探测器在着陆火星过程中,需要在7分钟之内,将探测器的时速从2万公里降低到零。跟地球大气层相反的是,火星大气层非常稀薄,降速过程几乎得不到火星大气层的帮助。
既然如此,为何如此多的国家还甘愿不计代价“放手一搏”呢?
基于人类目前对于火星的认知,火星是离地球较近且环境最相似的星球,一直是人类走出地月系统开展深空探测的前站。由于自转轴倾角和自转周期与地球相近,火星的昼夜长短及四季变化与地球也几乎一样。
在以往的探测中还发现,火星的表面似乎有液态水流过的痕迹。此外,与和地球相类似的是,火星周围也有大气层。区别在于,火星大气层的主要成分是二氧化碳,但是人类可以通过技术手段对火星进行“改造“,从火星大气的二氧化碳中提取出氧气,这样不仅可以供人类呼吸,还能制成燃料。
而基于人类现有的航天能力,飞行大半年即可抵达火星,相比更远的行星和卫星,探索火星的任务周期更为合适。
火星上到底是啥样?
火星直径约为地球的53%,质量约为地球的10%。地球自转一天24小时,火星自转一天约24.6小时,火星公转一周约为地球公转时间的两倍。
火星表面平均温度为零下55℃,晚上最冷时达到零下100℃。
火星上的沙尘暴很大,是地球上12级台风造成影响的6倍。
火星大气的氧气含量不到0.2%,95%是二氧化碳,如果在火星生活,我们不得不住在密闭的生活舱里。
未来人类会移民火星吗?
按照目前的理解,太阳现在处于壮年期,当它演化到老年期的时候,会变成红巨星,甚至可能会膨胀到地球的轨道,让地球不再宜居。未来人类的确有可能移居火星。
但是,即使研究发现火星可能支撑人类居住,开展火星移民也还有漫长的路,代价非常高昂。
（综合新华社、央视等）
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