火星探索之二三事

　　本文参加百家号 #科学了不起# 系列征文赛。

　　内容简介：七月是属于火星的一个月！三个火星任务正蓄势待发，除了我们的老朋友——来自NASA的毅力号之外，还有即将于7/14号发射的阿联酋火星任务，发射的希望号轨道飞行器的任务是研究火星的大气层、天气和气候等。另一个则是中国第一个真正意义上的独立火星任务——天问一号。尽管目前还没有公开着陆点等等信息，但从阵势上来看 ，其将对火星环境进行一个广泛侦察。天问一号包括了一个轨道器，一个着陆器和一个小型高尔夫球车大小的漫游者。

　　七月是属于火星的月份。

　　七月有三个火星任务蓄势待发，其中包括美国宇航局（NASA）汽车大小的毅力漫游车，它将搜寻古代火星生命的迹象，并储存相关样本以备将来传回地球。

　　如果一切顺利，该计划将于下周开始。阿拉伯联合酋长国空间站(UAE)有史以来第一次星际任务——火星希望，也被称为阿联酋火星任务，计划于7月14日发射。

　　图 1 希望号火星探测器模拟图

　　希望号轨道飞行器将于2021年初抵达火星，然后使用三台科学仪器研究对火星的大气层、天气、气候进行研究。任务小组成员们表示，该探测器的观测将帮助科研人员更好地理解火星如何从很久以前的相对温暖湿润的世界变成今天我们所知道的寒冷的沙漠之星。这种转变是由于太阳风即来自太阳的带电粒子流剥离了火星曾经厚厚的大气层。

　　希望号航天器是由阿联酋的穆罕默德本·拉希德航天中心与美国科罗拉多大学博尔德分校、亚利桑那州立大学以及加州大学伯克利分校合作建造的。这个项目不仅仅是阿联酋参与动工: 希望号是第一个由阿拉伯-伊斯兰国家领导的行星科学任务。

　　图 2 希望号火星探测器前往火星的轨道示意图

　　在希望号发射后一周多后，中国也将进行具有里程碑意义的发射。7月23日，中国首次完全自主研发的火星任务“天问一号”将搭载长征五号火箭升空。(中国在俄罗斯的火星任务——弗伯斯土壤上搭载了一颗名为萤火-1的人造卫星，该卫星在2011年11月发射后不久就进入了地球轨道。)

　　图 3 据报道，我国计划 7 月 23日，在海南文昌航天发射场用长征五号遥四运载火箭择机发射火星探测器天问一号。

　　天问一号是一个雄心勃勃的项目，包括一个轨道器，一个着陆器以及一个小型高尔夫车大小（240公斤）的530-1b漫游者。目前中国政府对这项任务仍然守口如瓶，例如，他们还没有公开宣布着陆器/漫游者最终的着陆地点，但从这些科学设备中发现，天问一号将对火星环境进行广泛的勘察。

　　轨道飞行器配备了六种仪器，包括一台高分辨率照相机、一台磁强计和一台矿物质分光计，这将使任务小组成员能够确定火星地表岩石的主要成分。探测器共有6个仪器，包括一个气象站、一个磁场探测器和一个透地雷达探测器，它可以探测到深度大约330英尺(100米)的地下水冰。

　　图 4 天问一号概念图

　　如果“天问一号”任务能够成功的话，中国将成为继苏联和美国之后第三个登陆火星的国家。这次里程碑式的着陆将带领中国航天走向更光明的未来，并且中国航空官方已经表达了启动火星采样返回任务的期望，该任务最早可能在2030年发射升空。

　　美国和欧洲也计划将原始的火星原料带回地球，这个项目将随着毅力号的发射升空而启动运行。美国航空航天局斥资27亿美元打造的火星2020任务使用的是1050公斤重的2315-lb探测器。这个探测器计划于2020年7月30日从佛罗里达的卡纳维拉尔角空军基地空间站搭载联合发射联盟的阿特拉斯5号火箭升空，并于2021年2月18日降落在火星的杰泽罗陨石坑内。

　　图 5 毅力号探测器

　　毅力号将使用其搭载的7台仪器来勘探杰泽罗陨石坑的地质特征，并坑内岩石中寻找古代火星生命的迹象。数十亿年前，28英里（45公里）宽的杰泽罗陨石坑内曾有一个湖泊与河流形成的三角洲。

　　图 6 “毅力号”降落的杰泽罗陨石坑是一处明显的三角洲冲积扇。

　　这个六轮机器人还将在具有研究意义的地点收集并保持数十个样本。这些材料最早可能在2031年由美国宇航局和欧洲航天局发起的一个项目中回收并带回地球。世界各地实验室的科学家将利用这些样本仔细研究火星物质的相关细节，寻找生命的迹象和有关火星进化史的线索。

　　图 7 “毅力号”着陆后传回的第二张火星照片

　　火星2020也旨在为载人火星任务奠定基础，美国宇航局计划该计划将于21世纪30年代率先启动。例如，与天问一号探测器一样，毅力号也配备了透地雷达。美国宇航局的另一个探测器设备是火星氧气就地资源利用实验（MOXIE），这个实验将从薄薄的火星大气层中生产氧气，火星大气中的二氧化碳占其体积的95%。

　　火星氧气就地资源利用实验并不是“火星2020”任务的唯一技术指标。一个重1.8公斤的4-lb、名为“才智号”的直升机将搭乘“毅力号”前往火星。着陆后，“才智号”将自由降落，并在火星上进行几次短程试飞，这是有史以来对地球以外世界的首次空中探索。

　　美国宇航局官方说，如果“才智号”计划成功，未来的火星任务中将包含直升机。这种旋翼飞行器将可用于各种目的，从为漫游者寻找合理的探测地点，到探索难以地面探测器难以到达的区域，例如洞穴或陡峭的环形山。

　　图 8 “毅力号”携带的小型直升飞机“才智号”

　　“希望号”、“天问一号”和“火星2020”都必须在今年夏天发射升空，否则将被推迟到两年以上，因为地球和火星每隔26个月才迎来一次合适的火星探测窗口。而且目前而言，火星发射窗口不会持续很长时间，火星2020将于8月15日关闭。(这次任务的发射窗口最初于7月17日开启，但由于一些技术问题不得不把时间推迟到了7月30日。)

　　原定于2020年发射升空的欧洲-俄罗斯 ExoMars 任务，由于其探测器——生命狩猎漫游车罗莎琳德·富兰克林号遇到了降落伞问题及一些其他的问题，这些问题无法在升空前得到及时解决，所以该任务将被推迟到2022年进行。

　　图 9 图片版权：空客集团-M亚历山大（M.Alexander）

　　BY:Mike Wall 7/7

　　FY: 李迢

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