本文專家:劉勇，中科院國家空間科學中心研究員，博士生導師，中國科學院“百人計劃”學者

近日，火星探測又上了熱搜。因為有一個重磅新聞稱，我國將于2020年發(fā)射火星飛船去探測這個紅色的神秘星球。


新聞截圖

截至目前，人類進行過40多次火星探測，人們對火星的了解僅次于地球，但其實去趟火星一點也不簡單。

圖片來源網(wǎng)絡

如果把探測次數(shù)比作出鏡率，拋開地球，火星絕對是八大行星中最紅的一個。

圖片來源網(wǎng)絡

火星為什么如此讓科學家著迷？去火星的旅行需要多久？火星飛船要探測啥？讓我們來一一解答。

圖片來源網(wǎng)絡


為什么要探索火星？

首先，我們得知道火星到底是個什么樣的星球。

火星，我國古代稱之為“螢惑”，因為表面分布著大量鐵銹（三氧化二鐵），所以呈橙紅色，叫火星很名副其實了。

火星是一顆沙漠星球，地表布滿了沙子和石頭，但是億萬年前火星地表有過大片江河湖泊，可能曾經(jīng)有生命。

圖片來源網(wǎng)絡

水是怎么從火星上消失的？我們能否在火星上找到生命？這些有趣的問題，吸引著全世界的人們，希望通過探測來找尋答案。

圖片來源網(wǎng)絡

另一個原因是火星太像地球了，是一個潛在的移民點。

我們都知道太陽系有八大行星，雖然金星和火星都離地球很近，都是類地行星，同樣位于太陽系的宜居帶上，有可能存在生命，但只有火星的環(huán)境和地球更相似。

時間方面，火星上的“一天”和地球上的一天相近，因為火星的自轉周期約24.6小時，而火星上的“一年”就相當于地球的兩年了，因為火星公轉周期為687天，約地球的2倍。

圖片來源網(wǎng)絡

大氣方面，火星也有大氣層，雖然大氣壓只有地球的1/100，但比100多個大氣壓的金星大氣友善多了，盡管火星表面時不時會刮沙塵暴，但至少不會像金星一樣，一不開心就天天下濃硫酸雨。

圖片來源網(wǎng)絡

溫度方面，因為溫室效應，金星表面溫度超過400℃，而火星的地表的平均溫度為-57℃，夏季時最高溫度甚至還比哈爾濱夏天涼快一點（約22℃）。

圖片來源網(wǎng)絡

從地球如何一步步飛到火星？

在2019軟件定義衛(wèi)星高峰論壇上，中國科學院院士歐陽自遠介紹，中國明年將要探測火星，人類探測火星已有45次，但成功的只有18次。

為什么去火星那么難，任務容易失敗？這要從火星飛船的全部飛行過程來講起。

飛船從發(fā)射到抵達火星一般分為三個階段：

一是地球環(huán)繞階段。這個階段飛船在環(huán)繞地球飛行，每次在近地點實施點火加速，經(jīng)過幾圈的加速后才能掙脫地球，奔向火星。

第二個階段被稱為奔火段。這個階段一般需要飛行幾個月飛船才能抵達火星附近。

第三個階段剎車階段。通過剎車，飛船速度降低進而被火星捕獲，環(huán)繞火星飛行，開展科學探測任務。

由于地火距離遙遠，飛向火星的時間較長（約7個月），對航天測控和飛船部件的要求極高，任何一個環(huán)節(jié)和部件出現(xiàn)問題都會導致任務失敗。所以迄今為止，能登陸火星并成功探測的屈指可數(shù)。

為啥每26個月才有一次探測的機會？

火星是地外行星，軌道半徑約2.3億公里，而地球的軌道半徑是1.5億公里，因此，地火距離變化很大，最遠時超過4億公里，最近時約5500萬公里，只有在地火距離最近時發(fā)射才最經(jīng)濟，最節(jié)約時間。

此外，地球和火星繞太陽公轉一周的時間并不一樣，火星需要約687天，而地球只有365天。由于地球和火星公轉周期的差異，地火距離最近的機會平均每26個月才有一次，這就是航天上常說的發(fā)射窗口。

圖片來源網(wǎng)絡

按計劃我國將在明年發(fā)射火星探測飛船，如果錯過了這個窗口期，那只能等到2022年才會有新的發(fā)射機會。

都需要啥探測裝備？

我國計劃明年發(fā)射的火星飛船將包括一個火星環(huán)繞器和火星著陸器。

環(huán)繞器和著陸器上都搭載了探測設備，這些設備也叫有效載荷。飛船就是一個運輸工具（平臺），而真正進行科學探測的是平臺上搭載的有效載荷。


這些載荷大致可分為四類: 成像設備，雷達，場探測和粒子探測。

首要的載荷是成像設備，它是探測器去火星“旅游”時攜帶的相機，當然這個相機比我們日常用的要高級很多，能滿足各類科學需求，比如可以對不同的光譜進行成像。

我國的火星環(huán)繞器上配置了兩臺相機和一臺光譜儀，這樣就能對火星的地形地貌，以及物質組成有個了解啦。


雷達在行星和月球探測中用得非常多。此次也不例外，火星車和環(huán)繞器上都帶有雷達，用以研究火星表面的土壤以及內部的構造。

工作人員在歐洲測試載荷，作者提供

此外，飛船和著陸器上都配置了磁強計、粒子探測儀、火星氣象測量儀等設備，用以完成不同的科學探測任務，加深我們對火星的了解。

祝愿我國火星探測計劃能順利實施，

解開更多關于火星的科學謎團！


定了！下個目標——火星！

圖文簡介

我們來了