科学探索|“祝融”“冬眠”,期待下一个春暖花开

2021年5月15日,我国首次火星探测任务天问一号探测器成功着陆于火星乌托邦平原;5月22日,其搭载的祝融号火星车开始探索火星 。300多个日夜,基于天问一号和祝融号取得的科研数据,科学家们正在产出一系列原创性科研成果 。现在,火星的冬天到了,祝融号开始“冬眠”了 。

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祝融号上落灰了怎么办?设计师:不用担心
探索火星的中国印迹
人类对宇宙的探索永无止境,强烈的求知欲和好奇心是推动人类进步的强大动力,其中太空探索更是对研究太阳系起源及演化、生命起源及演化等重大科学问题具有重要意义 。正是在这种强大动力的驱动下,人类开启了对火星的探索 。火星是离太阳第四近的行星,为太阳系四颗类地行星之一,由于它荧荧如火,位置与亮度时常变动,让人无法捉摸,中国古代也称之为“荧惑” 。
随着航天技术的发展和探测手段的多样化、探测精度的不断提高,以及人类对火星认识程度的逐步加深,各航天大国开展火星探测的热情和频率也逐步提升 。探测火星、探寻火星的水和生命信息、探索火星宜居性已逐渐成为国际深空探测的主流 。
但奔“火”之路步步惊心——截至目前,各国实施火星探测40余次,成功率约为50%,火星因此也被称为“航天器坟场” 。
我国首次火星探测任务天问一号探测器首战告捷,它通过一次任务实现火星环绕、着陆和巡视 。天问一号探测器于2020年7月23日发射,2021年5月15日着陆巡视器成功着陆于火星乌托邦平原( Utopia planitia) 南部预定着陆点(109.9°E,25.1°N) 。5月22日,祝融号火星车驶离与之陪伴303天的着陆平台,在火星大地上迈出0.522米的第一步 。5月26日,火星车拍摄并传回着陆平台的照片,着陆平台上的五星红旗鲜艳夺目,清晰闪耀在火星表面,在火星上留下“中国印迹” 。
天问一号探测器由环绕器和着陆巡视器组成 。环绕器配置中分辨率相机、高分辨率相机、次表层探测雷达、火星矿物光谱探测仪、火星磁强计、火星离子与中性粒子分析仪、火星能量粒子分析仪共7台载荷 。通过环绕探测,开展火星全球性和综合性遥感探测 。着陆巡视器由进入舱和火星车组成,进入舱完成火星进入、下降、着陆(EDL)任务,祝融号火星车配置多光谱相机、次表层探测雷达、火星表面成分探测仪、火星表面磁场探测仪、火星气象测量仪、地形相机共6台科学载荷,通过巡视探测,开展火星表面重点地区高精度、高分辨的精细巡视探测 。
截至2022年5月15日,天问一号着陆巡视器成功着陆火星满一年,环绕器在轨运行651天,距离地球2.4亿千米;祝融号火星车在火星表面工作347个火星日,累计行驶1921米,完成了既定的90个火星日的巡视探测任务,持续对火星表面形貌、构造、物质组分、磁场等开展科学探测,累计获取原始科学数据940GB 。
“祝融”为何要“冬眠”
冬去春回,寒来暑往 。和地球一样,火星也有公转和自转,存在黄赤交角 。火星的一天是24小时37分,与地球有着几乎相同的昼夜轮替时间,在火星上看到的太阳也是东升西落 。火星公转的轨道面与火星的赤道面倾斜角度(自转轴倾角)为25.19°,与地球的倾斜角度23.5°非常接近,这使得它们同样拥有昼夜交替和春夏秋冬四季轮换 。
火星与太阳的平均距离大约是1.5个天文单位,大约是2.3亿公里,绕太阳公转的椭圆轨道比地球的偏心率更大,为0.093(地球只有0.017),这导致火星各季节长度颇不一致 。火星的一年相当于687个地球日,其季节长度约为地球的两倍;又因为其远日点接近北半球夏至,因此火星北半球的春夏比秋冬各长约40天 。同样,由于火星偏心率更大,所以在近日点和远日点处火星表面的温差可达近160℃,这对火星的气候产生了巨大影响,火星南北半球的四季差异更加显著 。火星的四季基本上都是寒冷干燥的,火星表面的平均温度大约为-55℃左右,温度跨度大,夏季白天平均温度约+27℃,冬季白天平均温度低至约-133℃ 。