今后的火星（定了下个目标）

本文专家:刘勇，中科院国家空间科学中心研究员，博士生导师，中国科学院“百人计划”学者

近日，火星探测又上了热搜。因为有一个重磅新闻称，我国将于2020年发射火星飞船去探测这个红色的神秘星球。

新闻截图

截至目前，人类进行过40多次火星探测，人们对火星的了解仅次于地球，但其实去趟火星一点也不简单。

图片来源网络

如果把探测次数比作出镜率，抛开地球，火星绝对是八大行星中最红的一个。

图片来源网络

火星为什么如此让科学家着迷？去火星的旅行需要多久？火星飞船要探测啥？让我们来一一解答。

图片来源网络

为什么要探索火星？

首先，我们得知道火星到底是个什么样的星球。

火星，我国古代称之为“萤惑”，因为表面分布着大量铁锈（三氧化二铁），所以呈橙红色，叫火星很名副其实了。

火星是一颗沙漠星球，地表布满了沙子和石头，但是亿万年前火星地表有过大片江河湖泊，可能曾经有生命。

图片来源网络

水是怎么从火星上消失的？我们能否在火星上找到生命？这些有趣的问题，吸引着全世界的人们，希望通过探测来找寻答案。

图片来源网络

另一个原因是火星太像地球了，是一个潜在的移民点。

我们都知道太阳系有八大行星，虽然金星和火星都离地球很近，都是类地行星，同样位于太阳系的宜居带上，有可能存在生命，但只有火星的环境和地球更相似。

时间方面，火星上的“一天”和地球上的一天相近，因为火星的自转周期约24.6小时，而火星上的“一年”就相当于地球的两年了，因为火星公转周期为687天，约地球的2倍。

图片来源网络

大气方面，火星也有大气层，虽然大气压只有地球的1/100，但比100多个大气压的金星大气友善多了，尽管火星表面时不时会刮沙尘暴，但至少不会像金星一样，一不开心就天天下浓硫酸雨。

图片来源网络

温度方面，因为温室效应，金星表面温度超过400℃，而火星的地表的平均温度为-57℃，夏季时最高温度甚至还比哈尔滨夏天凉快一点（约22℃）。

图片来源网络

从地球如何一步步飞到火星？

在2019软件定义卫星高峰论坛上，中国科学院院士欧阳自远介绍，中国明年将要探测火星，人类探测火星已有45次，但成功的只有18次。

为什么去火星那么难，任务容易失败？这要从火星飞船的全部飞行过程来讲起。

飞船从发射到抵达火星一般分为三个阶段：

一是地球环绕阶段。这个阶段飞船在环绕地球飞行，每次在近地点实施点火加速，经过几圈的加速后才能挣脱地球，奔向火星。

第二个阶段被称为奔火段。这个阶段一般需要飞行几个月飞船才能抵达火星附近。

第三个阶段刹车阶段。通过刹车，飞船速度降低进而被火星捕获，环绕火星飞行，开展科学探测任务。

由于地火距离遥远，飞向火星的时间较长（约7个月），对航天测控和飞船部件的要求极高，任何一个环节和部件出现问题都会导致任务失败。所以迄今为止，能登陆火星并成功探测的屈指可数。

为啥每26个月才有一次探测的机会？

火星是地外行星，轨道半径约2.3亿公里，而地球的轨道半径是1.5亿公里，因此，地火距离变化很大，最远时超过4亿公里，最近时约5500万公里，只有在地火距离最近时发射才最经济，最节约时间。

此外，地球和火星绕太阳公转一周的时间并不一样，火星需要约687天，而地球只有365天。由于地球和火星公转周期的差异，地火距离最近的机会平均每26个月才有一次，这就是航天上常说的发射窗口。

图片来源网络

按计划我国将在明年发射火星探测飞船，如果错过了这个窗口期，那只能等到2022年才会有新的发射机会。

都需要啥探测装备？

我国计划明年发射的火星飞船将包括一个火星环绕器和火星着陆器。

环绕器和着陆器上都搭载了探测设备，这些设备也叫有效载荷。飞船就是一个运输工具（平台），而真正进行科学探测的是平台上搭载的有效载荷。

这些载荷大致可分为四类: 成像设备，雷达，场探测和粒子探测。

首要的载荷是成像设备，它是探测器去火星“旅游”时携带的相机，当然这个相机比我们日常用的要高级很多，能满足各类科学需求，比如可以对不同的光谱进行成像。

我国的火星环绕器上配置了两台相机和一台光谱仪，这样就能对火星的地形地貌，以及物质组成有个了解啦。

雷达在行星和月球探测中用得非常多。此次也不例外，火星车和环绕器上都带有雷达，用以研究火星表面的土壤以及内部的构造。

工作人员在欧洲测试载荷，作者提供

此外，飞船和着陆器上都配置了磁强计、粒子探测仪、火星气象测量仪等设备，用以完成不同的科学探测任务，加深我们对火星的了解。

祝愿我国火星探测计划能顺利实施，

解开更多关于火星的科学谜团！

参考文献:

1、火星零距离，郑永春著，浙江教育出版社，2018

2、朱岩等中国首次火星探测工程有效载荷总体设计深空探测学报，2017年12月

支持我们请评论点赞☟☟☟

公众号ID：Science_China

公众科普 科学传播

中国科协官方微信 国家科普平台

,