萬物生 火星是太陽系八大行星中第四顆,是一顆類地行星。 古時分,我國人一貫稱火星為熒惑星,意味著瑩瑩火光,離離亂惑之意。 在西方一貫用古希臘神話傳說中英雄名字命名火星。 真實的火星是什麼姿勢的呢,在人造衛星上看,火星上面既有像沙漠、像流過河流的戈壁灘,也有山丘等地貌。 火星上的河流是沒有液態水的,但是在火星南北極下面有許多冰川地下水。 火星的地質情況跟月球是非常靠近的。 火星的大小介於地球和月球之間,重量大約是地球的非常之一,體積恰當於地球的六分之一。 在火星上一年大約恰當於地球上兩年。 我們都非常想知道地球的以前與未來。 有一門學科叫比較行星學,經過比較八大行星中其他行星演化的情況來看地球的以前跟未來。 在約45億年前,世界構成的初期,火星和地球是相同的,它的表面也是有流水,到了30億年前左右,地球上出現了光合作用,發作了生命。 火星到後邊水消失了,變成了一個又冷又幹的星球。 所以探求火星的氣候變化以及地質的演化,關於保護地球,拓展我們人類生計的邊境,有非常重要的意義。 火星是我們整個深空勘探領域,除月球以外的第二個重要研討的星球。 科學家想要看火星的什麼?要從三個方面看:生命、氣候、地質。 我們先要知道,在火星上面是否有過生命的出現,有沒有生命的一些痕跡。 第二個方面,由於火星上是有大氣的,瞭解火星氣候演化的程序以及前史很有意義。 其他是研討火星表面和地質演化的程序,能夠更好地幫忙瞭解地球的前期演化前史和生命的來歷。 火星探險 整個深空勘探都是在科學政策牽引下,結束探求與技術相結合。 記住當時做嫦娥專案的時分,歐陽自遠院士說過一句話,假設科學家把探求的政策想清楚了,在技術的支撐下,才華結束這些科學的期望。 實踐上世界上的科學界,對世界的探求也是走的這樣一條路。 火星勘探風險是很大的,我國2020年要發射一顆火星勘探器。 但實踐上在2011年,我們隨從俄羅斯的福布斯-土壤勘探器現已搭載過一顆火星勘探器,這顆火星勘探器是由上海航天八院研製的,很不幸這個發射器升空往後,由於俄羅斯人過早的把計算機系統轉入自動的導航方式,效果由於裡面的軟體有點bug,導致勘探器沒有脫離地球軌道,變成了地球上的一顆衛星,而且軌道不高,所以搶救了幾個月往後,這顆衛星終究墜入大氣層就毀掉了。 從整個世界來說,火星勘探的成功機率不到50%。 2020年我國第一次用全新研製的長征五號火箭,要一次結束繞、落、巡這三個政策,難度非常大。 美國的海盜1號和海盜2號,在1976年第一次成功進入火星軌道,下降到火星上去。 現在火星勘探以美國為主,然後是歐盟ESA、日本,我們也期盼著,2020年往後我國的火星勘探越來越多。 從上面的圖中能夠看到,環繞著水的尋找,人類從環繞器的三個勘探器加上「機遇號」火星車,展開了許多研討作業。 環繞著可居住性發射了軌道勘探器、微量氣體勘探器以及「獵奇號」火星車,進行了各種勘探活動。 最近一次人類成功在火星上下降的是「觀察號」火星著陸器,它是研討磁場和大氣是怎樣的情況、多久消失的,其他還要進行類地行星的研討。 不論是NASA、ESA仍是我國,著陸器或許火星車,其實都是要研討可居住性和生命的痕跡。 現在現已做了尋找水的探險,水是必定有的,但是水不在表面,在火星表面的底層,這點在現在科學研討效果中是百分之百承認的,由於在火星上既發現了水流的痕跡,還測到氫的元素。 第二個是可居住性,火星上二氧化碳、水這兩個元素比月球環境要好許多。 第三個方面,火星以前終究有沒有生命存在,這個研討做的比較少。 探求火星的應戰 我們要去火星的探險和月球的探險有很大的差異。 第一個,火星距離很遠,最遠逾越4億公里,近的時分約是5500萬公里,一般選擇在大約8000萬公里的距離發射勘探器。 第二個是溫度,到了晚上會非常冷,抵達零下143攝氏度,白日最熱的當地在赤道附近,也就是35攝氏度左右。 其他大氣非常淡漠,而且還有沙塵暴。 環繞這三個特徵,工程師怎樣處理呢? 不是每時每刻飛去火星都是適合的,由於我們要找一個距離適合的時間,每隔26個月有一個火星發射視窗。 我們國家本來在2018年準備發射一個火星勘探器的,但是由於種種原因沒有搞成,後來就拖到2020年。 2020年的夏天,不論是歐洲、美國仍是我國,都將往火星發射自己的勘探器。 飛到火星要花7個月的時間,從地球去月球只需求9天。 在火星上要10多分鐘才華把一個訊號傳輸回來,而且訊號傳輸的速率是很低的,我們現已用上了5G,速率非常高,但是火星到地球也就是百k量級的位元,低傳輸功率約束了科學的探求。 落到火星上往後邊臨三個應戰。 第一是沙塵暴,沙塵暴來了往後,火星車有必要要把自己保護好,否則整個儀器會被掩蓋掉。 而且沙塵暴來了往後,太陽能帆板上面的沙塵會下降動力的轉化功率。 第二是光照問題,由於火星離太陽很遠,在火星上接收到的太陽光能量只需月球表面的40%。 我們國家的月球車是兩塊帆板,但是我們的火星車要由四塊帆板構成的,這樣才華能量堅持大致恰當。 第三是火星上的重力,月球的重力只需地球的六分之一,但是火星重力沒有那麼小,在火星上面要跑相同重量的火星車,需求的能量也比月球上要高。 這三個問題給火星車的運用帶來了一些新的問題。 我們要去火星上的一個當地,首要要去選擇著陸點,這是非常重要的,先從工程上來說,既不能是孤島,又不能是陡坡,還不能是非常軟的當地,不能讓火星車下去就無出路、傾倒、或陷進去;其他,由於火星上有高山、峽谷,不能進去往後把太陽擋住了,沒有光照就沒有動力;而且還要考慮到通訊,從科學家的角度,非常期望去的方位有很好的科學研討價值。 下圖是美國NASA七次火星勘探的著陸點,我們能夠看到2020年我國預定著陸區是在這兩個當地(赤色符號),為什麼要選兩個預定著陸區?由於火星上有不承認的大氣流和風暴,我們要根據實踐情況來進行下降。 左邊的下降區的長處是我們會跟美國NASA的著陸點比較靠近,我們都會在一塊大的區域來一同對火星表面進行探求和研討,科學資料能夠進行世界化的同享。 我國2020年預定著陸區 著陸程序是最觸目驚心的。 我們我國月球勘探30分鐘叫「黑色30分鐘」,在火星上有「驚駭7分鐘」,現在在世界上有三種下降辦法,一個叫氣囊式,「勇氣號」、「機遇號」都採取了這種辦法——一個氣囊下來往後彈跳,終究用不倒翁的原理翻開,保證火星車從裡面出來。 第二種辦法是支架式,恰當於有四條腿,像一張桌子一個板凳相同下去,當然先是下降傘,由於有大氣所以都要用下降傘,差異在於挨近火星表面的時分。 第三種是起重機天抓式,由於火星表面的各種坑、石頭特別多,支架式落在石頭上會翻身,那車就要翻掉了,所以採取了一種像直升機相同,能夠把火星車放下來,上面的著陸器平移,來找一塊相對平坦的區域。 氣囊式著陸 我們國家的計劃是什麼?由於我們有必要自給自足,所以我們也進行了創造。 我們把支架式和起重機天抓式相結合。 我們的著陸器也是有四條腿,也有下降傘,但是我們四條腿的著陸器自身具有避障的方式,能夠自主避障平移。 這項技術是在探月工程裡面來做的,探月工程著陸器在100米懸停的時分,在50×50米的區域,能夠在250毫秒內對月表區域進行三維拍攝,然後找一個平坦的區域平移下降下去。 嫦娥四號能夠成功的落在月球的反面,月球反面的情況我們事前並不知道,由於月球反面隕石碰擊坑非常多,由於有了這項技術,地形不論多麼凌亂,都能夠進行自主避障。 2020年我國火星勘探計劃,用了嫦娥奔月的技術,再加上載人航天回來大氣層的下降傘減速兩項技術的結合。 火星表面的元素勘探 NASA「獵奇號」上面搭載了α粒子X-射線光譜議,用雷射槍擊打物體的表面,做岩石礦產質成分的測量,首要來承認是否有水,是否有適合於生命存在的環境。 我國的「玉兔一號」月球車跑了沒多少米,「玉兔二號」到現在就跑了100多米。 在火星上跑的時間最長的火星車現已有六年了,就是NASA 「機遇號」火星車,它跑了45公里,在遭受一次巨大的沙塵暴往後,終究宣告它的任務結束。 NASA機遇號火星車 我們國家的著陸器上面搭載了許多裝置,一共有30公斤的有效載荷。 我們課題組研討的是物質成分勘探儀,在上面佔了16公斤,個頭非常大。 其他的還有導航相機,氣象站等一些測量裝置。 物質成分勘探儀是用來做什麼的?它是用雷射集合石頭部分,氣化發作等離子體(等離子體是原子裡的外層原子脫節原子核綁縛成為自由電子,是一個電離的程序),等離子體在冷卻程序中會輻射出原子光譜,原子光譜代表這個元素的「指紋」。 只需能測到等離子體冷卻程序中發作的光譜曲線的方位,就能知道它代表什麼元素,訊號的強度能夠反映元素的含量。 這就是雷射誘導等離子體光譜技術。 元素週期表裡面絕大部分元素都能測,一次激起就能一同勘探多種元素。 除了用雷射激起物體元素以外,還有被逼的短波紅外光譜測量。 被逼的短波紅外光譜測量經過光譜分析進行分子層面的測量,能夠測化合物的成分。 這個儀器上面有一個二維指向鏡,能夠搖頭擺尾處處看。 我們的月球車上面的光譜儀裝在車上動不了,終究是車到哪裡只能看哪裡,玉兔一號的車輪子壞了停在那裡,終究只能永遠看一個當地。 我們在火星車上面弄一個能夠動的鏡子,這樣哪怕火星車不動了,還能夠處處看。 這個黑色的裡面是一個望遠鏡系統,裡面還有雷射器,終究有個定標板。 跟美國比較我們少了一個拉曼測量的功用。 我國的著陸器與火星車 火星勘探是由環繞器與火星車相結合,我們要進行星地的聯動勘探。 也就是說在環繞器上還要再裝一個光譜議,和火星車上的主被逼結合,兩個進行比對測量。 在環繞器上裝了一個火星礦產光譜分析儀,是一臺推帚式的分子光譜勘探裝置。 這個光譜勘探裝置能夠供應多個波段的光譜資訊,還有一個影像資訊。 光譜測量能發現什麼?我們以嫦娥四號為例說明。 假設說月球是個白煮蛋的話,蛋白裡終究裝了什麼?實踐上大型的固態天體都存在這樣的問題。 科學家假定月幔和地幔是相同的,那麼裡面應該有橄欖石存在。 嫦娥四號的著陸點非常巧,首要我們選擇了一個艾特肯盆地,這是最陳腐的碰擊盆地之一,一同落的那個當地馮·卡門碰擊坑是個二次碰擊坑,所以它有機遇經過隕石的碰擊,把月幔裡深層的物質拋射到月球的表面。 也非常巧,玉兔二號正好下降到了這個區域,經過對兩個勘探點土壤的光譜勘探,獲得的資料閃現嫦娥四號著陸區的月壤物質中,橄欖石相對含量是最高的,低鈣輝石次之。 我們在實踐資料蒐集上面第一次證明了科學家的猜想,有新聞稱我國發現了美國阿波羅計劃都沒有發現的一個新的科學發現。 我國的深空勘探 我國深空勘探規劃 我國在2020年前現現已過嫦娥一號到嫦娥四號以及本年的嫦娥五號的發射,將結束對月球的「繞」、「落」、「回」第一個三部曲。 在2020年往後2030年前,我們國家行將進行月球南極極區資源的開發利用。 上個月川普給美國NASA增加16億重返月球的經費需求,在2024年前美國要重返月球,要把第一個女太空人送到月球,送到月球的南極極區。 為什麼要去極區?在月球的極區,由於是永久陰影區,外來隕石帶來的水都儲存在那裡,沒有揮發掉,是固態水,所以我們都想到極區建一個永久的實驗站,在那裡能夠支撐我們的底子物質需求。 我們國家在2030年前要實施月球極區資源開發利用實驗,中心要有好幾個實驗,我們要去勘探月球南極,然後再降到月球南極,再把無人的裝備裝上去,在2030年之前首要仍是進行無人的科學考察,但是在後期會考慮有人的實驗。 第二條線就是在深空勘探這條線,我們不能只關心月球,月球離地球太近了,火星是最適合改造成人類居住的星球,所以我們在2030年前還有兩次火星的勘探任務,還要把火星的樣本從火星帶回地球。 還有一個就是小行星,小行星帶是阻撓地球衝出太陽系的阻礙,但是小行星帶富含資源。 打個比方,鉑金是非常寶貴的,但是科學家經過遠距離地輿觀測,確認有單個小行星滿是鉑金,假設滿是鉑金的小行星被拖回地球的話,或許我們的戒指都不值錢了,而且有的小行星還富含水,所以小行星勘探、取樣是現在深空勘探的搶手,日本在這方面做的比較好。 我們國家在2030年前應該有一次小行星的勘探計劃。 其他我們有個期望,就是要飛出太陽系,我們要進行一次木星穿越。 《流浪地球》裡面把木星炸了,我們在炸之前先要看一看,然後穿越木星,看看太陽系的邊沿。 這個是我們國家在2030年前的三個重要的深空勘探計劃。 我們我國人在航天技術方面,是個後起者,東方紅一號,1970年發射到現在短短的50多年。 但是近些年跟著深空勘探整個計劃的展開,我們我國人走向世界的號角也越來越響了。 我想人類探求不知道的期望,有非常大的熱心。 世界終究是怎樣來歷,怎樣消亡的,我想不論效果怎樣,人類的勇氣和堅毅都將被鐫刻在星空下。 《我們要去火星的探險和月球的探險有很大的區別。》完,請繼續朗讀精采文章。 喜歡 科學報 cn-n.net,請記得按讚、收藏及分享。
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我們要去火星的探險和月球的探險有很大的區別。
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