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2020年将首探火星:中国太空探索走向深空

2019年07月12日 04:16来源:未知手机版

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2020年是火星探测窗口期

在西方,火星曾被认为是战神玛尔斯的化身;在中国,火星因为行踪不定而被称为“荧惑”,甚至古书上有“荧惑守心,天责帝君”“荧荧之火,离离乱惑”等描述。总之,自古以来,火星给人神秘、凶险的感觉。

即便在科学层面,火星也曾给人许多困惑。丹麦天文学家第谷·布拉赫的观测精度达到了1角秒,那是望远镜发明前的最高水准,却发现对火星位置的预报误差达到了令人难以接受的8角秒,甚至连哥白尼的日心说也因此遭遇巨大挑战。后来,开普勒提出行星运动轨道应当是椭圆,才让此问题迎刃而解。

我们目前对火星轨道的了解足以解释它“鬼魅行踪”。火星的轨道是个相对较扁的椭圆,偏心率达到0.0934。相较而言,地球轨道偏心率只有0.0167,属于非常圆的了。因此,火星和地球之间的距离跨度在0.546亿公里-4.01亿公里之间,就算是两者接近时距离变化范围也达到0.55亿公里-1.02亿公里。

由此,可以推测,我们每次见到火星时,它的个头时大时小,它的运行速度也时快时慢,确实让人难以捉摸。此外,火星公转周期约为687天,接近2个地球的回归年,这就导致我们不可能每年都能见到火星。具体来说,平均间隔约26个月,火星才会再一次接近地球。难怪古人谓之“惑”。

当你明白了这个道理,也就不难理解为什么我们要隔一年才能发射一次火星探测器,这就是航天工程上所说的“发射窗口”。

2014年美国航天局的“马文”号(MAVEN,火星大气与挥发物演化任务)和印度的“火星飞船”先后到达火星;2016年欧空局ExoMars任务无人探测器抵达火星;2018年美国航天局的“洞察”号探测器成功着陆火星。

你看,是不是每两年才有一次机会前往火星呢?所以,可以想见,2020年又将是一个“火星大年”,各个航天大国、航天机构都在摩拳擦掌,打算同台比拼。

目前已知的发射计划包括美国航天局的“火星2020”火星车(Mars 2020 rover)、欧空局的“罗萨琳·富兰克林”号火星车(Rosalind Franklin rover)、阿联酋的“希望”号轨道探测器(Mars Hope orbiter)。2019年1月14日,中国航天局在国新办举行的记者会上表示我国首次火星探测任务也将于2020年前后实施。

多国已启动火星探测计划

是什么导致那么多的探测器都将火星作为“考察目的地”呢?原因很简单,火星是太阳系中除地球以外“最有希望的”行星。

太阳系是一个大家庭,拥有八大行星,然而只有水星、金星、地球和火星是固态行星,这就淘汰了一半。水星离太阳太近,又无大气,不适合生存。金星的大气太过浓密,大气压强超过地球90倍,而且充满CO2、SO2等温室气体,不论何时何地表面温度始终在400℃以上,简直炼狱一般,这让它一举摘得“太阳系最热行星”称号。

于是我们发现,火星几乎是太阳系中最接近地球的行星。火星的自转周期约为24.6小时,与地球十分接近;自转轴与公转轨道面倾角约65°,存在四季变化,这也和地球相似;火星大气很稀薄,只有地球的1%,虽然表面温度平均仅为-63℃,但夏天阳光直射区域温度则可以上升到20℃,赤道附近的极端最高温度则有机会达到30℃左右!用最简单的一句话概括:太阳系宜居之所,唯地球与“荧惑”耳。

让人感到好奇与兴奋的,不仅仅是这些数据。近几年,人类在火星表面及轨道上部署了多个探测器,目前仍在工作的有“好奇”号(Curiosity,2011,美国)和“洞察”号(InSight,2018,美国)两个陆面探测器,以及“火星奥德赛”号(Mars Odyssey,2001,美国)、“火星快车”号(Mars Express,2003,欧洲)、火星勘测轨道飞行器(Mars Reconnaissance Orbiter,2005,美国)、“火星任务”1号(Mangalyaan,2013,印度)、火星大气与挥发物演化任务(MAVEN,2014,美国)、火星微量气体轨道探测器(ExoMars Trace Gas Orbiter,2016,欧洲&俄罗斯)等6个轨道器,可以对火星开展24小时全天候不间断地观测。火星已经成为地球以外拥有在轨卫星最多的星球了。

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