人类会移民火星吗?十问首次火星探测
作者:买球赛用什么APP 发布时间:2021-07-03 01:20
本文摘要:7月23日12时41分,长征五号遥四运载火箭在海南文昌宇宙发射场上升,顺利继续我国首次火星任务的探测器天问一号送到预定轨道。火星观测的核心问题是什么?哪个步骤最能为力?火星移民有多近?人类为什么要观测火星?

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7月23日12时41分,长征五号遥四运载火箭在海南文昌宇宙发射场上升,顺利继续我国首次火星任务的探测器天问一号送到预定轨道。火星观测的核心问题是什么?哪个步骤最能为力?火星移民有多近?人类为什么要观测火星?最近,新京报记者访问了中国科学院地质和地球物理研究所的研究员、副所长、天问一号最高科学家助理、鸿鹄特别最高科学家魏勇、中国科学院地质和地球物理研究所的副研究员、鸿鹄特别行星光学遥测最高科学家何飞、中国科学院国家天文台研究员郑永春、国家空间天气预报台副台长郭建广,说明了中国首次火星观测的奥秘。

问:为什么选择7月23日作为上升的时间窗口?何飞:升空窗的选择与许多因素有关,最重要的因素是地球和火星之间的公转周期关系。火星绕行日马克斯·沃夫的周期约为687个地球日,接近地球的2年,也就是说,如果地球和火星从同一经验到达,地球绕行约2年后,火星和地球不会回到同一个地方,也就是常说的火星冲天,火星、地球、太阳完全排在第一线。

在这种情况下,大约26个月经常出现火星探测器的发射窗口,从地球到火星之间的飞行途径最短,燃料也最节约,所以一般自由选择在这个时间发射。明确的上升日期确认与实际轨道设计、火箭的上升装载能力、地面气象、空间天气等密切相关。二问:火星观测的核心问题是什么?魏勇:火星科学研究的核心问题是火星水是如何进化的。

火星表面有河流痕迹,曾多次流动火星表面大量液态水,为什么今天一滴水都看到了?这很奇怪。如果不存在大量的液体水,则指出人类可能住在上面。辨别行星是否适合人类居住,第一个标准是表面需要大量的液体流动,即河流海洋。其次,大气需要氧气,大气中没有氧气,只要有水,就可以用水生产氧气,所以水是最重要的。

现在我们基本上告诉火星的水从现场逃到星际空间。也就是说,离开火星逃到宇宙,不可逆转,总有一天回来。在过去几十亿年里,火星表面的液体水完全逃离了现场。

因此,中国火星观测的一个非常核心的问题是水是如何通过大气层逃离现场的?环绕这个核心问题,天问一天后,以前还有其他观测,回到火星的土壤开采样品,在实验室进行非常详细的分析,明确地看其居住性如何,去了哪里?多大的速度逃离现场?三问:为什么这次自由选择乌托邦平原降落?魏勇:自由选择着陆点的过程中明显经历了多次过程,工程方面的考虑尤为重要。从科学角度来说,落地区的地质特征、磁场条件等都是独一无二的,希望科学家能找到最重要的科学。

四问:这次火星观测的科研目标中,前人没有投身过的领域是什么?魏勇:有的,我推荐一个例子。火星车上有一个磁强计。

它需要观察落地区的火星磁场。预期的观测结果对我们解释火星的空间环境变化特性,甚至磁场演化过程非常有意义。

火星和地球只有一个世界性的磁场,它只有局部的磁场,这次的结果应该很有意义。五问:天问一号的科学目标是什么?何飞:火星观测围绕着一个主题是生命,也就是说,火星有可能不存在生命,也有可能承受生命。天问1号的科学目标也围绕这个主题进行,经过前期科学团队的论证,确认了以下科学目标,通过观察火星世界地形特征,提供典型地区高精度地形数据,积极开展火星地质结构的原因和进化研究。

研究火星表面的土壤特征和水冰产生,发现水冰在火星上已经很长时间了,但其详细的产生特征还有一点深入研究。观测火星土壤种类、风化沉积特征和全球生产,搜索水冰信息,积极开展火星土壤剖面层结构研究。研究火星表面物质构成。

识别火星表面岩石类型,探索火星表面次生矿物,积极开展表面矿物构成分析。研究火星大气电离层和表面气候和环境特征。观察火星空间环境和火星表面气温、气压、风场,积极开展火星电离层结构和表面天气季节性变化规律研究。

研究火星物理场和内部结构。观察火星磁场的特性。积极开展火星早期地质进化历史和火星内部质量生产和重力场研究。

六问:这次火星观测任务有多长?何飞:根据搜索月和宇宙工程中心发表的信息,本次火星观测通过一次上升任务构筑火星环绕、下降、视察三项任务,因此整个观测周期与三项任务有关。上升后,不经过非常长的飞行过程,到达火星。飞行过程约7个月,预计明年2月左右到达火星,火星附近不实行刹车,被火星捕获,捕获后不首先转入的大椭圆轨道,约10个火星日的轨道(火星日约1.02地球日)。

然后在轨道上执行一些轨道机动,逐渐靠近火星,逐渐到达越来越近的轨道,完成了一些落地区的预测和落地点的调整。然后不选择机器,也就是说,根据轨道的状况选择机器释放降落视察器。

此时,围绕着器展开轨道调整,成为转播星,为着陆器和视察器获得信号的转播。着陆器和视察器与环绕着陆器分离后,不转入火星的大气成功的过程。火星和月亮一样,大气非常平流,像真空状态。

通过着陆器的气动外形降落伞,还有反推引擎等多种手段缓冲器,不会软着陆火星表面。降落后,火星车与其支撑的平台不分离,开始在火星上积极开展视察科学观测。

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在这个过程中,环绕器在转播通信的轨道上,为火星车获得通信链路,环绕器上的负荷不积极开展科学观测,约90个火星日后不开展轨道调整,这里的火星日与地球日的时间大致相同,开展轨道调整后,最后进入遥测的愿景轨道七问:火星观测有什么问题?郑永春:火星观测是一个技术非常困难的项目,迄今为止世界开展了约40次火星观测,成功率约为一半。因此,首先火星观测的失败率非常低,可玩性非常大,这是客观现实。但是,成功率不足一半是指从1960年到现在约60年的总体统计数据,从1990年代到2000年以来,火星观测的成功率有可能超过80%。

因为2000年以来火星观测的技术取得了重大突破,技术进一步成熟。对于中国第一次火星观测,仅次于的问题是我们第一次去,我们连火星大气的第一手数据都没有,因为我们没有实地观测过这个数据,所以用前人的积累经验展开观测,这里的不确定性是可以想象的。第一个重要节点当然是上升,无论何时破坏地球重力都是高风险,长征5号这样的新火箭,上升次数受到限制,必须保持慎重的态度,显然没有一定的风险。

第二个重要节点,火星探测器从地球上升到逃火轨道入口时,与宇宙器分离,宇宙器一个人赶到火星,赶到火星7个月后,最重要的节点是在火星附近刹车。刚到达火星附近,时速非常低,至少在几万公里以上,刹车点非常重要,不刹车的话,火星就会被包围,运气不好的话,碰撞的可能性也很小。因此,制动节点需要我们能否顺利环绕火星。

第三个重要节点,世界上最困难的是转入火星大气的过程。我们称之为可怕7分钟或黑色7分钟,即宇宙飞船从火星海面转移到火星大气层,仅仅7分钟就需要宇宙飞船的轮回。火星和地球之间的距离很远,地球上不能控制指挥官,这个过程只能通过宇宙飞行器自动调整,只能通过设计的程序继续执行,不能介入,接下来不能听天由命,7分钟后能否告诉我们顺利的信号仅次于困难就是环绕和落下,落下后就需要公共汽车,可玩性逐渐减少,中国搜索月工程等成功经验为火星观测奠定了非常好的基础,这次火星观测也不会减少信心。八问:空间天气如何影响探测器?郭建广:我们广泛解读的天气是指30公里以下大气层的活动现象,如刮风下大雨,属于地面天气的范畴。

30公里以上的中高层大气、电离层、磁层,仍然到达太阳,日地空间范围内空间环境的状态和变化,被称为空间天气。空间天气不影响人类天基和地基技术系统的长期运营和可靠性,空间天气事件的主要来源是太阳活动。一般来说,主要影响宇宙飞行器的安全运行,其次是导航系统和通信。

正如人们的生活受到自然界风霜雨雪的影响一样,安静的宇宙也有神秘的空间天气。空间天气中的风是太阳风,雨是来自太阳的带电粒子雨。轻微变化的空间天气状态对人类宇宙活动产生了非常严重的影响,空间天气灾害使卫星过热或坠落,通信中断,导航系统、追踪犯规等。自从地球上有生命以来,地磁场在地球表面构成的可观磁层,维护了地球的大气层,而且在强烈的大气层中和大部分宇宙射线对人类和其他生命的伤害性电磁辐射。

对于环绕地球的卫星,地磁磁层也有一定的维护。火星探测器在前进的过程中,大部分时间都处于行星空间,如果地球磁层的自然维护屏障较少,探测器就不会受到来自太空线和太阳高能颗粒的直接影响,可能会再次发生单颗颗粒事件,从而不会影响探测器的安全性飞行。而且随着时间的推移,火星探测器接近我们,信号延迟最长平均20分钟,对探测器的状态监测和异常应对总是迟缓,火星探测器的火灾旅行类似于裸奔,需要特别的设计后期的环绕、迫降和视察,必须综合考虑火星地表的灰尘和沙暴、火星大气和空间环境,这些与地球的差异很大,必须确保空间天气,因此空间天气跨越了火星之旅的全过程。

九问:观测发现火星适合人类居住,将来不移民火星吗?魏勇:根据现在的解释,太阳现在正处于壮年期,进化到老年期,不会成为红色超级明星,也有缩小到地球轨道的可能性,使地球宜居。有移民其他行星的可能性吗?这是现在大家关注的问题。我指出,并非没有这种可能性。但是,即使研究发现火星有可能住在人类身上,积极开展火星移民也有很长的路要走,成本非常高。

也许有些人热衷于冒险,有好奇心的人作为探险家首次移居火星。这少数人在火星上建立值班的科研车站和人类可行的聚集地等,应该没有很多人热衷于这样的探索性工作。十问:人为什么要观测火星?魏勇:人类对行星观测的热情主要是好奇心驱动,这种好奇心主要来自哲学终极问题的思考:我们的人从哪里来,去哪里,我们在宇宙中寂寞?这三个问题寻找答案的过程超越了所有的古老文明,尤其是神话系统。

作为四大文明的中华文明非常典型。人们多次指出,最有可能在月球上寻找生命,然后把期望放在火星上,然后把目光投向土卫六等更接近的行星卫星。在过去的半个世纪里,人造飞船完全采访了所有行星和大部分最重要的天然卫星,最后发现,火星可能没有生命的期望。

至少,火星在40亿年前曾多次被告知寒冷湿润,四起是河流。火星的现在是代表地球的昨天还是明天?人类在地球上能活多久?人类有可能移民火星吗?这些涉及全人类的问题使火星成为行星观测的最重要目标。此外,对火星的观测和研究有助于人类进一步了解地球和太阳系的组成和进化,预测地球未来的变化趋势。

行星观测也是当今可玩性仅次于的科学观测活动,开展一次行星观测,必须推荐全国性的力量,必须根据最先进的行星科学研究和先进设备的工业生产,一般开展一次观测,至少要有成千上万人开展团队协作,结合各种各样前沿技术。因此,从某种角度来看,行星观测需要很好地反映综合国力。目前,成功观察火星的只有美国、前苏联、欧盟等。

最近,阿拉伯联合酋长国首次火星观测成功发射,但在未来7个月的漫长飞行中和明年2月左右的上升进行了测试。以前多次观测终于上升了。中国和阿拉伯联合酋长国的观测几乎不同,中国几乎自律地展开火星观测,阿拉伯联合酋长国是指日本的上升,他们与美国和日本合作,中国有可能成为第四个展开独立国家火星观测的国家,这是我国改革开放以来经济和科学技术的慢慢发展 合国力有相当大的提升。

不仅有第一次火星观测,还规划了第二次火星观测任务,可玩性更大,第二次观测要构建取样返回,将火星表面的土壤返回地球。因此,从这个角度来看,火星观测的计划和顺利实施不反映我们整体的国力,这也是构筑中华民族最优秀兴起道路的里程碑事件。


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