天问一号与中国首次火星探测--引子

作者:吴庆文 时间:2020-07-21 点击数:

2020年火星探测大年随着7月20日阿联酋首颗火星探测器“希望号”的发射而拉开了序幕。这颗火星气象卫星,将探索火星大气的特性,了解火星的天气动态,探测火星大气中氧分子的结构和动态,从而确定氢氧分子从火星逃逸的原因。中国的“天问一号”和美国的“毅力号”也蓄势待发,即将在未来几周发射升空。人类为什么对这个红色星球如此痴迷?我们真的可以移民火星吗?茫茫太空哪里有我们的知音……

地球仍是目前人类已知唯一适合人类居住的行星,但随着地球人口的快速增长以及人们对便利生活追求而导致地球资源的快速消耗,如果人们继续对地球资源肆意浪费,那么地球将在数十年内遇到巨大资源问题,人类未来令人担忧。寻找第二家园、寻找未来可能的避难所、探寻地外文明,一直是人类梦寐以求的目标。近10年来,系外行星探测已经成为天文学最活跃的研究领域之一(日内瓦大学Michel Mayor和Didier Queloz教授因在行星探索方面取得的突破获得2019年诺贝尔物理学奖)。截止到2020年,人类已经发现并确认系外行星4000多个,这个数字还在快速增加中,但需要指出已发现的行星连银河系中行星的冰山一角都不到,因此还有大量的行星等待我们去发现。需要指出,目前发现的系外行星距离地球都非常遥远,在有限的未来难以堪当地球“避难所”大任,因此人们对太阳系内最有希望成为人类第二家园的火星依旧热情最高。从上世纪六十年代,苏联和美国就相继向火星发射探测器,人类得以近距离窥视火星上真实面貌。上世纪九十年代,美国火星环球探路者号又传回存在水的可能证据。2018年,科学家又发现在火星南极冠地区可能存在地下液态水湖泊,这再一次激起了人们对火星生命探索的欲望。

地球绕太阳近似圆轨道运动(大约365天绕一周),而火星的轨道是一个椭圆(偏心率约0.1,运动一周约687天)。地球和火星之间距离从最远4亿多公里到最近时约6000万公里,每 26个月左右地球和火星有一次距离最近,也叫会合周期。在会合周期附近,探测火星能量消耗最少,也最为容易。因此,大约每两年就会出现一次火星探测器发射窗口和人类探测火星的高潮。对于2020年,新一次的火星发射窗口出现在7-8月份,中国“天问一号”、美国“毅力号”和阿联酋“希望号”三个火星探测器都计划在这个时间段发射(欧洲和俄罗斯联合探测计划由于疫情影响已经推迟到2022年),每个探测器都有自己的目标和任务。这些探测器大约需要半年的时间,于2021年2月前后抵达火星,开启对这个红色星球的探测之旅。接下来,我们将分别介绍火星小知识、火星探测及历史、中国首次火星探测-天问一号、火星移民指南、火星基地建设等,敬请期待。


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