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人民网-人民日报

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“天问一号”探测器示意图。 国家航天局供图

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“天问一号”探测器的火星车示意图。 国家航天局供图

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火星表面局部。 资料图片

7月23日,我国首次火星探测任务“天问一号”在中国文昌航天发射场踏上征程,中国人离探索火星的梦想更进一步。

早在2300多年前,诗人屈原就用一首长诗《天问》,发出了对宇宙洪荒、天地自然的疑问。“日月安属?列星安陈?”尽管现代天文学已经可以非常精确地回答这一问题——太阳系的引力维系着八大行星绕其公转,然而关于生命、人类、太阳系乃至宇宙的起源,还有太多的未解zhī谜。

这也是中国行星探测任务“天问”的名字来源,“天问一号”任务的目的地瞄准火星,它的成功发射拉开了向更遥远的宇宙深处探寻的序幕。

火星和地球的诸多相似,引发着人类对地外生命的热烈猜想

作为太阳系里与地球最为相似且距离较近的行星,从古至今,人们都对这颗星球有着无限遐想。

从地球上仰望星空,火星仿佛是夜空里的一簇火光。它的运行轨迹复杂多变,看起来忽明忽暗、忽大忽小,令观者迷惑,因此火星最早被赋予的中文名字叫“荧惑”。其中“荧”代指火星表面发射的红光;“惑”则出于古人对火星运xíng缺乏规律而感到的困惑。

火星为什么看起来是红色的?中国科学院国家天文台研究员郑永春说,这是因为火星表面有红色的赤铁矿,呈现出橘红色。另一个原因则shìshā尘暴造成的。火星上风力很大,会引发猛烈的沙尘暴,一来就几乎席卷整gè星球表面,持续多月不停,还充斥着扶摇直上的龙卷风。当扬起的沙尘覆盖火星,遮住了原本灰褐色的沙粒和石块,就造成了“红色星球”的错觉。

地球是太阳系的第三颗行星,火星则位于地球的外侧,是太阳系的第四颗行星。因为自然环境与地球相似,火星又被称作地球的“姊妹星”。实际上,地球要比火星大得多。地球半径是6378公里,火星半径仅为3398公里,大致是地球的一半,体积则是地球的1/7。火星的表面积,与地球的陆地面积差不多。

假如站在火星表面,会发现这里的地形地貌与地球非常相似。事实上,作为类地行星,火星同样具备核、幔、壳等内部构造。人们习惯用“荒漠行星”来形容它的形状,这里分布着高原、平原、峡谷和火山。其中高于1万米的大山就有好几座,最高峰奥林pǐ斯山高达2万米左右,是珠穆朗玛峰高度的2倍多。还有一个水手大峡谷,长度相当于横贯中国东西部。

火星上也有四季更替。只不过,如果用地球日来换算的话,火星上一年大约有23个月。zhè是因为地球环绕太阳一周需要约365天,火星绕太阳一周则为687天。郑永春说,如果在火星上过日子的话,每天的昼夜长短跟地球上差不多,火星的一天是24小时39分35秒,比地球长了近40分钟。

“东西方在古代一直赋予金星很多美好的想象,但实际上,金星的表面非常灼热,温度高达465—485摄氏度。反而是曾长期被认为‘灾难’、不吉的火星,随着科学认知的加深,逐渐发现它与地球有太多相似之处。”郑永春说。

像地球一样,火星也有大气,可惜密度仅为地球的1%,约相当于地球上33千米高处的大气密度,极为稀薄,成分以二氧化碳为主。对于喜欢看云的人来说,到火星上恐怕会失望。郑永春说,火星的天空大多数万里无云,偶尔会有云层出现,但是颜色偏白、厚度较薄,像我们熟悉的地球卷云。

火星表面的重力yuē为地球表面的0.38,没有全球性的磁场,磁场强度只有地球的1%。

事实上,人们对这颗红色星球格外青睐的重要原因,是在这里发现了有水存在的明确证据。有水,就代表着生命存在的可能。根据航天器的探测结果,清晰可知火星拥有海岸线和湖泊的遗迹、干涸的河道、冲积扇等流水地貌,这些都表明火星在历史上曾经有大规模的液态水。目前,尽管没有探测器发现肉眼可见的液态水,但在火星地下已经发现了盐度极高的卤水。2018年,有科学家宣布在火星南极冰盖下发现了盐水湖存在的证据。

正是由于火星与地球的诸多相似之处,火星一直是人类心中的“热门星球”,引发着人类对地外生命的热烈猜想。

“世界各国的行星探测大致聚焦于这几个问题:太阳系的起源与演化,生命的起源与演化,地外生命信息的探寻等。这也是行星探测试图回答的问题,即我们从哪里来,又将到哪里去。通过行星探测,人们试图找到人类、太阳系乃至宇宙的起源与演化的奥秘。生命的出现是必然还是偶然?我们能否在其他的星球尤其是跟地球类似的火星上,寻找到生命起源的证据?这些都是科学界非常关注的重大问题。”国家háng天局探月与航天工程中心深空部部长耿言说。

火星,到底是地球的过去,还是地球的未来?这在科学界尚无定论,但毫无疑问,对火星的持续研究将加深人类对地球生命起源和演化的理解。

火星探测迄今为止可分为三个阶段,几乎贯穿整个人类航天史

对火星了解越深入,人们对它就越感兴趣。火星的“火热”,可以从统计数字上充分感受到。在行星探测史上,火星属于历史最久、持续时间最长的探测目标,是除地球以外人类研究程度最高的行星。

从20世纪60年代人类首次开展火星探测开始,截至今年6月底,人类已进行40多次火星探测活动。

专家介绍,火星探测大约分为3个阶段,几乎贯穿整个人类航天史。

第一阶段是早期的飞越探测,时间跨度为1960—1970年。这一阶段国际深空探测刚刚起步,相关国家主要以火星飞越探测、传送火星图片与探测大气参数为主,但探测任务成功率并不高,仅有一例成功完成任务。

第二阶段是初步了解火星表面,时间跨度为1970—1990年。上世纪70年代初期,美苏重新展开火星探测活动,以轨道环绕与着陆探测为主,主要任务包括传输图像、探测大气、磁场、地表温度等。此后,两国对于深空探测的投入减小。

第三阶段则是探寻火星生命迹象,从1990年至今。迅猛发展的科学技术催生了火星探测的新热潮。多个国家加入探测行列,成功率也大幅增长。火星探测活动的探测方式主要为着陆和巡视探测,主要目标是寻找火星水存在的证据和生命迹象。其间发射过“火星快车”“勇气号”“机遇号”和“好奇号”等多颗探测器,成功找到了火星水存在的证据。

专家介绍,通过3个阶段的积累,人类对火星的探测主要分为以下4种方式:

飞越。探测器能够在火星附近快速掠过,用极短的时间抓住一切可能记录的有用数据。这是早期开展火星探测的主要形式,当时的技术水平还难以让探测器制动减速留在环绕火星轨道。

环绕。探测器依靠自身动力制动进入环绕火星的轨道,“变身”为火星的人造卫星。

着陆。着陆系tǒng降落在火星表面。这个环节难度很大,需要着陆系统完全自主导航控制。

巡视。通俗意义上讲,火星车就是巡视器,它到处移动,边走边看,能在不同地点进行多方面精细考察。

在实现这些探测任务后,一些国家下一步的目标是实现火星取样返回。由探测器从火星上采集岩石和土壤,并带回地球。

在60多年的火星探测史中,涌现出不少里程bēi式的任务。目前,仍在火星上锲而不舍工作的,共有6个轨道器,以及美国发射于2011年的“好奇号”火星车和2018年发射的“洞察号”着陆器。

火星探测成功率低,特殊的环境、遥远的距离带来巨大的挑战

最近5500万公里、最远4亿公里的距离,决定了火星探测并不轻松。截至2020年6月底,人类进行的40多次火xīng探测任务中,完全成功的探测任务只有19次,成功率约43%。即使算上部分成功的,也仅仅只有23次,成功率约53%。

中国首次火星探测任务总设计师张荣桥表示,尽管人类在月球探测方面积累了一定经验,在火星面前仍是一个不折不扣的“新手”,全新的环境、全新的技shù,都带来全新的考验。

“火星是一个全新的环境,即使前期掌握了一些资料,但科学家的认识可能还不够深刻,需要反复进行试验和推导。”郑永春介绍,以火星的地表环境为例,红色沙砾中含有的氧化剂、氧化铁、高氯酸盐等成分,以及太阳风、紫外线、宇宙射线等,对航天器伤害很大。火星的大气稀薄且存在很大的不确定性,这无疑给着陆火星增加了难度。

火星光照特殊,也给探测器的能源供给出了难题。同样面积下,火星接收太阳光的能量只有月球表面的40%。探测器想要正常运转,需要增加一些特殊设计。太阳翼面积需要更大更灵活,大致相当于放置月球上的太阳翼的2—3倍,还要具备双轴驱动能力,时时刻刻追着太阳走。

火星和地球的远距离,还影响了无线电信号接收。“火星距离地球最远时有4亿公里,从地面上向火星探测器发布一道指令,探测器要在23分钟以后才能执行,这种巨大的延时为测控带来阻碍。只有采用更大口径的天线、实现更大的发射功率,才能尽可能降低这种不便。”耿言说。

火星的重力不一样,这种特殊的动力特性给探测器的建造带来挑战,对火星车体轮系的结构强度、驱动力都提出了新要求。

对火星的好奇和向往,深深影响着人类对自然科学、人文科学等重大命题的思索

挑选晴朗的一天,静待太阳下山,在万家灯火尚未点亮之际,选择一处开阔地,伴随着徐徐晚风,点开手机上的认星软件,对准夜空,根据指引就能发现火星的位置。这是一个普通人用肉眼观测火星的快捷方法。

科幻小说和电影中,火星绝对是大热门元素。“在火星上开荒种土豆”“在火星建造地下基地”“将火星作为跳板跃至更深宇宙”,一部部壮阔震撼的作品散发着经久不衰的魅力,不光展示着目前相对成熟或能够预见的科学技术,还勾勒出人类对火星的各式幻想,不断加深着人们的好奇和向往。

在北京CBD区域寸土寸金的商圈内,一家知名商场专门辟出一片科技味十足的火星展厅。红色的沙砾土石上,白色的火星车挥舞着长长的机械臂,正在进行采样收集工作,不远处则是一片火星营地。这里围绕“数字、模拟、未来”为主题,向游客讲述了“火星历史”和“移民到火星”等故事。光怪陆离的星石、臆想的火星人造型、逼真的太空场景,艺术和科技交织融合,引领人们沉浸于“火星之旅”。专门来这里“打卡”的人们一边拍照、一边赞叹:“火星真的是这样子吗?有一天我们真的能去火星吗?这也太酷了吧!”

类似兼具旅游和科普意味的“火星营地”还有很多。郑永春介绍,地球上有不少和火星地貌相像的地区。例如我国青海西北角、柴达木盆地腹地,依托俄博梁雅丹地貌,兴建了冷湖火星研学营地。在约旦西南部,有一座名为“月谷”的酒红色山谷,曾是火星科幻电影的拍摄地。“一些地区不仅仅是外观与火星相似,它们荒漠的地貌特征,分布的河流、湖泊干涸的沉积物等,有助于开展火星和地球的环境对比研究,根据对地球环境演变的认识反推对火星的了解。”

火星这颗荒漠行星,也是希望之星。无论从火星身上发掘出何种奥秘,人类都能从探测中获得对自身命运的启示。倘若地球气候巨变、shēng物受到严重威胁,人类将何去何从?火星是否会是人类最后的避难所?这些思考始终萦绕在人们心头。

专家认为,现有开展的一系列围绕火星的活动,都在潜移默化地培养着公众对火星的感情。这种对火星的好奇和向往,反过来深深影响着人类对自然科学、人文科学等重大命题的思索。

版式设jì:蔡华伟

《 人民日报 》( 2020年07月27日 19 版)

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给你一张去火星的登机牌,你不心动吗?图解:想将自己名字随着NASA下一个火星探测车任务(火星2020)送上这颗红色行星的群众可以得到一张纪念登机牌,他们的名字会被刻到探测车所载的微芯片上。图片来源:NASA/JPL-Caltech尽管距离人类首次登上火星的时间还很遥远,美国国家航空航天局(以下简称NASA)给予了大众一个机会:他们的名字可以被刻在芯片上,由NASA的火星2020探测车送上火星,成为人类首次往返于别的行星的见证。该探测车最早将于2020年7月发射,于2021年2月和飞船一起登陆火星。这个探测车是一个超过2300磅(1000千克)的机器科学家,tā将会探寻guò去存在的微生物的迹象,描绘火星的气候和地理信息,为未来人类登陆火星提供样品,为人类探索这颗红色星球铺平道路。“当我们为此次历史性的火星探险任务做好准备时,我们希望能和大家分享此次旅途,”位于华盛顿的美国国家航空航天局科学任务董事会(Science Mission Directorate,SMD)首席助理托马斯・泽布臣说,“对于NASA来说,此次探索许多关于我们兄弟行星甚至是生命起源的答案的任务无疑是令人激动的。”图解:艺术家想像火星古代可能的样子,基于火星海洋假说。这次活动中,你不仅有机会将你的名字送上火星,还会得到一张纪念登机牌以及“常旅客”积分。这是公众参与的系列活动之一,旨在宣传NASA从月球到火星的探索任务。你的每次“飞行”都将有里程(英里或公里)奖励,还有相应的电子勋章可供下载。曾有两百多万个名字随着NASA的洞察号火星探测器飞上了火星,当时的每位“乘客”获得了3亿英里(约5亿公里)的常旅客里程。从22日起至9月30日,你可以通过下列网址报名并获得去火星的纪念登机牌:go.nasa.gov/Mars2020Pass位于美国加州帕萨迪纳的NASA喷气推进实验室(Jet Propulsion Laboratory,以下简称JPL )下属的微设备实验室将利用电子束将提交的名单刻到一枚硅芯片表面,每行文字比我们头发宽度(75纳米)的千分之一还要细。那个尺寸之下,一个硬币大小的芯片便能写下超过一百万个名字。这些芯piàn将被封存于玻璃内随着探测车一起旅行。图解:火星2020探测器的艺术图NASA将利用“火星2020”以及其他计划为人类探索

nasa火星名字怎么填?

去浏览器打开,就能直接进到申请的页面。左边第一个,就是这次开放申请的入口。而右边几个,则是随着前几次火星任务已经成功登陆火星的名字。来到填写信息的界面。填“姓氏”“名字”就好。FIRST NAME:姓,last name:名。剩下的邮政编码和电子邮箱,完成登记之后,NASA就会给我们送来一张电子版的“火星登机牌”。上面写着咱们的名字,还有发射日期、发射地点、抵达地点。

事情经过是这样的,NASA将在2026年发射下一个火星探测器。这个火星探测器将会带一枚芯片上天。这枚芯片可不得了,会储存大家的名字。去到火星后,就永久保存在火星上,留给未来定居火星的人类开启。换句话说,这是向全宇宙、向未来的人,证明我们曾经存在过。听起来,就是一件挺浪漫的事情。

据美国宇航局目前的公告,火星探测器计划于2020年7月从佛罗里达州的卡纳维尔角太空发射场发射,2021年2月降落火星。有机会把你的名字送到火星上来,有一个纪念品登机牌和“里程”积分。这是一个公众参与运动的一部分,目的是强调与NASA从月球到火星的旅程有关的任务。

在美国宇航局对火星的洞察号探测任务中,有200多万人参加,每个“乘客”的飞行里程约为3亿英里(5亿里程)。报名成功将获得一张官方登机纪念牌,而且将记录大约5.04亿公里的飞行里程。

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