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人民日报 2020年08月12日 星期三

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火星探测又掀新高潮(科技大观)

庞之浩 《 人民日报 》( 2020年08月12日   第 17 版)

  最近,阿联酋“希望”号、中国“天问一号”火星探测器、美国“毅力”号火星车先后升空。多国纷纷抓住今年7月下旬至8月上旬这一“发射窗口”,全球火星探测又掀新高潮。

  航天器的发射窗口是指适合运载火箭发射的一个时间范围。以火星探测器为例,地球和火星都围绕太阳运行,地球在里圈运行快,火星在外圈运行慢,它们之间的距离时远时近:最近约5500万公里,最远约4亿公里。为节省燃料和成本,发射火星探测器都选择在地球与火星距离较近的时候,这样的机会每隔26个月才有一次。

  火星是太阳系中与地球最为相似、距离第二近的行星。火星早期大气环境与地球十分相似,并且有液态水痕迹,这为可能存在生命提供了有力证据。了解火星及其上生命的起源和演化,有助于人类进一步认识太阳系的形成和演化,并预测地球及地球生命的未来变化趋势。火星与地球的相似性令不少科学家认为,可将火星改造成适合人类居住的第二家园。

  此次各国的探火任务各不相同。“天问一号”聚焦研究火星形貌和地质构造特征、表面土壤特征与水冰分布等。“希望”号是世界上第一颗火星气象卫星,用于全面探测火星大气,研究低空天气变化、沙尘暴现象等。“毅力”号火星车专注于寻找生命痕迹,并为未来火星采样返回和载人登火做准备,例如将试验把火星稀薄大气中的二氧化碳转化为氧气等。

  火星距地球遥远、环境复杂,这对火星探测器的发射、通信、控制、供能、入轨、着陆和工作等各环节技术都提出了很高要求。最难的要数在火星表面着陆。探测器进入火星大气层后,要先后经历气动减速段、伞降减速段、动力减速段和着陆缓冲段,每一阶段都必须严格按程序自主执行,难度很大。

  火星探测的复杂性势必需要许多新技术、新材料的支撑,这大大促进了航天科技的发明与创新。美国“毅力”号火星车这次携带了一架小型无人驾驶直升机“机智”号。由于火星大气密度只有地球大气的1%,所以“机智”号有两组螺旋桨,每组采用两个特制碳纤维叶片,以每分钟2400转的速度反向旋转。这一技术也可应用于地球高原缺氧地区。

  随着火星探测参与国家日益增多、发射成功率提升,世界主要航天国将目光投向了更远:在2030年左右实施火星采样返回探测,以及在更远的未来载人登火。火星离地球远、引力比月球大,决定了探测器在火星表面软着陆、起飞并携带样品返回都更加困难。人类登火之路困难重重,需要开展广泛持久的国际合作。

  (作者为全国空间探测技术首席科学传播专家、北京空间科技信息研究所编审)

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