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“天问一号”发射升空!关于火星探测,你需要知道的都在这里!

2020/7/24 16:08:54


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23日12时41分,中国首个火星探测器“天问一号”搭乘长征五号遥四运载火箭,在中国海南文昌航天发射场发射升空。作为国首次执行火星探测任务,“天问一号”的任务目标是通过一次发射,实现火星环绕、着陆和巡视探测,获取火星探测科学数据。

根据计划,经过约200天的飞行后,探测器将抵达火星轨道,于2021年2月11-24日环绕火星运行,并于2021年4月23日降落一台火星车到火星表面,进行时长90个火星日的探索工作。

▲搭载天问一号的长征五号火箭发射
我国此次火星探测任务可谓是前无古人、后无来者,将首次实现火星探测器发射“绕、落、寻”一步到位,这是美国、俄罗斯,包括前苏联都没有做到的。

火箭发射的威力之大,连摄像画面都受到了波及。

▲长征五号火箭“胖五”
我国的火星探测器发射任务“天问”的名称取自屈原的长诗《天问》
遂古之初,谁传道之?
上下未形,何由考之?
“请问远古开始之时,谁将此态流传导引?天地尚未成形之前,又从哪里得以产生?”寓意探求科学真理征途漫漫,追求科技创新永无止境。
中国自主的火星探测任务自2010年开始启动,2018年火星探测任务飞控团队成立,十年的坚守换来了中国火星探测任务第一步成功迈出。

下面来看“天问一号”到底牛在哪?“天问一号”就近要执行什么样的任务呢?


“天问一号”的多项任务


火星是太阳系中与地球环境最为相似的行星,了解火星对研究地球早期历史和生命起源有着重要价值,也对人类拓展生存空间具有重要意义。如果“天问一号”探测任务成功完成,将为我们提供关于火星的大量全新信息。

例如,为了绘制火星的地质结构图,环绕器和火星车都配备了探地雷达。环绕器上的雷达可以“看透”几千米深的地层,而火星车上的雷达虽然看不到这么深,但分辨率却能达到厘米级。这或许能帮助我们了解火星地表以下的水冰分布。

而“天问一号”另一项激动人心的任务,是探测火星的磁场。目前有理论认为,火星曾拥有和地球类似的磁场。火星的磁场究竟发生过怎样的变化?“天问一号”环绕器与火星车将为我们提供更多的证据。

▲着陆巡视器成功着陆后,火星车驶离着陆平台
除此之外,环绕器和火星车还将搭载矿物光谱仪、高能粒子分析仪、激光击穿光谱仪等多种仪器。这些设备将帮助远在地球的科学家研究火星岩石、土壤和大气的成分,更好地了解火星环境。

“天问一号”火星车的设计寿命为90个火星日(一火星日约为24小时40分钟)。这将成为中国航天者向太空发问的第一步,也是中国航天走向深空的里程碑。


“天问一号”着陆器及巡视器(图片来源:CNSA)


为什么是火星?


从科学角度,火星可以看做宇宙赐给地球的天然实验室。
 
科学研究表明,在大约40亿年前,火星的气候应该类似于地球,但最终因为某种原因变成了现在的模样。在那个时候,河流在火星上蜿蜒流淌,星罗棋布的湖泊嵌在火星表面,甚至有可能存在着海洋。这些研究意味着火星具备产生生命所必备的元素,或许,火星曾经也存在着生命?
 
此外,与南极类似,火星上空也存在着一个巨大的臭氧空洞。探索火星臭氧空洞形成的原因,以及臭氧空洞对火星造成的后果,都对地球的未来有着重要参考意义。
 
火星是除了金星以外和地球最近的邻居。相比于金星表面近500摄氏度的高温,火星表面显然更适宜人类居住。显然,探索火星就是在寻找人类的第二个家园。
 



人类探测火星漫漫长路



从儿时的《火星奇遇记》,到“非主流”时期流行的“火星文”,再到电影《火星救援》,这个神秘的铁锈红色星球——火星,一直寄托着无数人的太空梦想。

“硅谷钢铁侠”马斯克是火星的“狂热粉丝”,这位科学怪人一直在为人类移民火星做努力,此前在马斯克SpaceX载人航天器“龙飞船”成功发射后,他即刻发表推特称:通往火星的大门已经开启。

人类对火星历史的追溯可以到公元前,但对火星的探测是最近60年的事情。60年间,人类共进行了47次火星探测,成功率仅有43%,而在火星上成功着陆的探测器也只有8个,因此由于火星没收了很多人类的探测器,这个红色星球也被人们形象地称为“航天器坟场”。

▲迄今为止人类向火星发射的探测器

但就算是这样,人们还是依旧前赴后继地将探测器运往火星,毕竟这个可能作为未来“人类移民最佳选择”的神秘星球,火星的魅力实在是太大了。

人类火星探测起步于60年代美苏的“太空竞赛”,美苏两个大国在探测火星的旅途中完成了很多“第一次”。

▲火星 图源:NASA

1960年10月10日,前苏联向火星发射了第一枚探测器。1964年美国发射的水手4 号, 是有史以来第一枚成功到达火星并发回数据的探测器。

在1971年,苏联发射火星3号成为了首颗在火星着陆的探测器,尽管它只工作了20秒,但是也成为了人类探测器在火星着陆的一个重要里程碑。

1975年8月20日美国发射的海盗1号,成为了全球首个能成功登陆火星的卫星。

在20年后,1996年,美国的火星环球侦测者号发射成功,这枚探测器持续工作了 10 年,直到 2006 年才失去讯号联络,它是最成功的火星探测任务之一。它利用所携带的一些专业仪器,进行海拔高度测量,科学家绘制了火星的地形图。

▲火星3D地图

进入00年代,欧盟和中国也加入了火星探测的行列中,而美国在这一时期迎来火星探测“大爆发”,在火星探测事业上遥遥领先。

2003年,美国将勇气号和机遇好两辆火星车送往太空,对火星进行实地考察。勇气号在执行任务期间,曾首次找到火星上曾有水存在的证据,并从火星上拍摄到了地球的照片。

2007年美国凤凰号探测器首先证实了火星上的确存在水,还找到了火星上存在碳酸钙和粘土的线索。同年,欧洲航天局的“罗塞塔”彗星探测器靠近火星飞行,顺利完成利用火星引力调整飞行速度和轨道的任务。

在10年代,印度成为了火星探测黑马,中国也在重启火星探测计划。而在今天,中国终于完成了首次自主进行火星探测的第一步。

天问一号标志着中国深空探测的从0到1,这之后,我们还有很长的路要走。天问一号正如《天问》的作者屈原在自己的另一篇名作《离骚》中说的那样,“乘骐骥以驰骋兮,来吾道夫先路!”



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