游戏名火星文,游戏名火星语

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游戏名火星语

2020年7月14日开始，地球上的准一类太空文明，人类，又迎来了一次火星探索发射的窗口期。在这次窗口期之中，共计有三个火星项目发射升空，包括我们最熟悉的中国火星探测任务“天问一号”，以及美国的“火星2020”计划（包括火星车和火星直升机），还有阿联酋的火星任务。

从1964年的水手3号开始，美国这几十年间已经执行过近20次成功的火星探测任务，是火星探测的熟手了，宣传方面成熟且大力。中国，我们的祖国，天问一号作为我们迈进深空的里程碑，也是近一个月来媒体重点宣传的对象。相比起来，阿联酋的火星计划则笔墨寥寥，很少有人去介绍宣传。那么今天，我们就通过网上的公开信息，来分析分析，阿联酋火星任务的大概内容。

阿拉伯联合酋长国，简称阿联酋。阿联酋的火星任务名字很直白，就叫Emirates Mars Mission，酋长国火星任务，简称EMM（这个名字Emmmm）。任务包含一个火星轨道器，经过广泛的征名活动，它获得了一个同样直白的名字——Hope，希望（阿拉伯语：مسبار الأمل）。如果任务成功，Hope号火星探针，将会成为整个中东地区的第一个，整个阿拉伯世界的第一个，所有以穆斯林为主的国家之中的第一个，火星探测器。

Hope是阿联酋与美国、日本等国深度合作的项目。在开始讲述更多细节之前，我希望申明，huǒ星探测是人类共同的科学事业，任何一个国家和组织加入火星探测的家庭，并以科学为主要目的探索火星，我们都应该支持和鼓励。

一、任务目标和意义

提到阿联酋，我们往往会想到遍地的黑色黄金，建筑科幻且奢靡的迪拜，样式各异的超级跑车、豪华别墅，填海造陆的奇迹棕榈岛，一页纸都写不下的王子名单，以及中东特有的，与我们迥异的风俗和信仰。在很多人的字典里，阿联酋总的来说就是土豪的代名词，不求最好，但求最贵。

图注：朱美拉棕榈岛，迪拜三座棕榈岛中最早的一座，也是最小的，建于21世纪初。上面布满了私人领地和度假酒店。为了建造这个岛，阿联酋购买了当时全世界唯一一枚私人卫星，用以提供能媲美美国间谍卫星的精确定位规划。

然而我们也应该知道，刻板印象不可取。阿联酋明显有着多方面的雄心壮志，也意识到了资源型单一经济潜在的危险，希望发展高新产业。

Sheikh Mohammed bin Rashid Al Maktoum（谢赫·穆罕默德·本·拉希德·阿勒马克图姆），阿联酋副总统兼总理在发表EMM的任务规划时提到，EMM是为了向世界发出三个信息：

1.对于整个世界发出信息：阿拉伯文明曾经在人类历史shàng扮演过重要的角色，贡献了大量的知识，如今，又要再次扮演这样的角色了；

2.对于所有的阿拉伯同胞发出信息：这世界上没有什么不可能的，在知识的竞赛中，我们同样可以和那些最强大的国家同台竞技；

3.对于任何勇攀高fēng的人发出信息：不要为你的雄心设立限制，你甚至能够进入太空。

这三条信息乍一看是空话套话，但如果放在阿联酋所处的环境xià，语言中流露出来的雄心壮志，就十分直白了。

图注：阿联酋相关人员与Hope合影。右一即为穆罕默德·本·拉希德·阿勒马克图姆。

而Hope这个名字，据阿联酋官方声明，也认为其很好地表达了上面的三条信息，因此而被选中。

说完政治，来看科学，Hope的科学任务相比起同期de中美两国的探测器的任务要简单很多。其任务的最主要目标，就是对火星大气层，包括低层大气和高层大气，做一次完整的成像。

图注：Hope的科学任务，即第一次真正的、全球化的火星大气层图像研究。

Hope对火星大气的观察，包括了气候的日变化、季节变化，和各种各样的气象事件及其分布。用阿联酋方面的话来说，就是，“这将是火xīng的第一颗真正的气象卫星”。

图注：Hope进入火星轨道之后的科学轨道规划，为周期大约55小时的椭圆轨道。

Hope将会帮助科学家理解火星大气层的剧烈变化——火星是怎么从过去那个富含液态水的星球，变成如今的干旱、荒芜的世界的？氢原子和氧原子是如何从火星的大气逃逸的？火星高层大气和低层大气是通过什么样的机制相互作用的？更进一步的，能不能从火星大气的变迁，推导建立出地球未来大气变迁的模型？

图注：火星失去了磁场，变得荒凉死寂，地球会不会也变成这样？

这些任务是相对专一的，需要对大气层做深入的观察，因此也就要求Hope携带专业的成像设备。接下来，我们就来看一看Hope所携带的科学设备。

二、卫星科学载荷

如果要描述美国或者中国本次火星任务的各个科学载荷，可néng需要很多篇文章论述——毅力号火星车和天问一号火星车都属于综合科学平台，针对多种多样的科学实验目标，装备了各式各样功能不同的仪器，各自有非常复杂的工作原理。

Hope的科学目标相当专一，所以只携带了三台科学仪器，分别是多光谱相机、紫外光谱仪、红外光谱仪。

图注：Hope及其上搭载的主要仪器。注意，概念图和最终实际的设计是有区别，外形从六棱柱变成了四棱柱，太阳能电池板也变成了两组。①1.5m直径高增益天线；②900瓦太阳能电池板，两组共1800瓦（概念图与实际有差别）；③星敏仪；④8组5N推力的姿态控制推进器；⑤EXI多光谱相机；⑥EMUS紫外光谱仪；⑦EMIRS红外光谱仪；⑧六组120N推力主推进器。

1.多光谱相机

Hope的多光谱相机被称为Emirates eXploration Imager (EXI)，酋长国探索相机。它拥有6组由机械结构控制的、分立的带通滤波器，来过滤不同的光谱。简单来说，就是可以通过机械切换“镜头（滤光片）”，来改变其敏感的光谱区域。这六组滤光片包括三组可见光波段（也即红绿蓝三基色），以及三组紫外光波段的滤光片。

图注：EXI组件就位于图片偏上的位置。

可见光波段de三种颜色合成起来，就可以显示出人yǎn能直接观看的真实色彩图片。紫外光则可以补充我们看不到的细节。这套相机将会拍摄和测量水、冰、沙尘、气溶胶、臭氧层空洞等等。

EXI组件是由美国科罗拉多大学波德分校（University of Colorado – Boulder）下属的大气与空间物理实验室（LASP）与阿联酋默罕默德·本·拉希德太空中心（MBRSC）合作研制的，MBRSC正是以我们前面说到的，以阿联酋副总统的名字命名的。

2.紫外光谱仪

Emirates Mars Ultraviolet Spectrometer (EMUS)，酋长国火星紫外光谱仪。名字简单易懂，这是一台紫外光谱仪。

图注：开发人员正在检查EMUS

紫外guāng频率很高，波长很短，因此穿透力差，但是方向性好。对于飞行在太空的Hope来说，EMUS将用来解析火星高层大气的特征，尤其是火星大气层热层和氢原子、氧原子。在100nm-170nm的发射光谱波长范围内，研究他们的全球特征和地区变化。

换言之，在之前提到的众多kē学目标中，EMUS将专注于研究氢、氧原子的逃逸，高层大气的特征和物理过程。试图解读火星大气逃逸的物理机制，构建火星水环境变迁的模型。

EMUS也是由LASP主持研制的。

3.红外光谱仪

Emirates Mars Infrared Spectrometer (EMIRS)，依然是一个直白的名字，酋长国火星红外光谱仪，看来阿联酋科学家们的起名能力远远不如美国科学家——美国科学家们总是能想出一些生搬硬套的稀奇古怪的名字。

红外光，相对来说，与紫外光的特征正相反，波长很长，因此穿透力好，但能量低，方向性也稍逊。EMIRS的主要任wù，区别于EMUS，是提供火星中层和低céng大气的视野。

图注：工程shī们正在对Hope进行测绘。红圈之内，就是被防尘罩保护的EMIRS。在前两张图中也可以看到。

红外线是我们非常熟悉的物理实体，我们知道红外线与温度息息相关，高于绝对零度的各种物体时刻在向外辐射红外线，辐射特征正是依赖于温度。红外光谱仪的首要任务，就是通过观察火星辐射的红外线，测量中低层大气的温度特征。

由温度推广出去，不同的介质对于红外线的折射/反射特征也不同，因此水冰、水汽、尘埃、气溶胶等等介质也能通过EMIRS来分析。

EMIRS是亚利桑nà州立大学（ASU）在MBRSC的支持（简言之就是赞助）下主持开发研制的。

可以看到，这一系列的三组科学载荷，主要就是为了研究火星的大气层，包括气候和气象事件。所以称之为“气象卫星”确实也名副其实。

三、整体设计

Hope探测器整体发射质量共1350kg，干重（即不含燃料）550kg，宽2.37米，长2.9米，总的来说，与一辆小轿车差不多，发射质量是同期的三套探测器中最小的。其主天线是一套1.5米直径的高增益天线，在通讯时必须正对地球。其身上携带的其他天线，功率都不足以完成与地球的直连通讯。

图注：图中的Hope显然还没有包裹防辐射的金属膜，我们可以清楚看到其框架结构以及天线等

之前我们说到过，Hope的外观和结构设计相比于概念图有很大的出入。概念图中，是一个六棱柱，对称安装三组太阳能电池板，每组额定600瓦功率。但是实际设计中，主体结构变成了四棱柱，也即一个长方体。对称安装三组太阳能电池板也明显不可能了，变成了对称安装两组，每组900瓦。

Hope的姿态调整任务，主要由一套共8个RCS（Reaction Control System）喷口控制，每个喷口的推力是5牛顿。这个喷口在飞船和卫星上很常见，咱们的神舟飞船上那些指向四面八方的，会间歇地喷气的喷口就是RCS。此外，Hope还携带了动量轮，借助角动量守恒的原理来控制飞船姿态，让其高增益天线能始终指向地球。

Hope的定姿任务，是由星敏仪来完成。星敏仪其实由是一组至少两个，视场非常狭窄（一般是10°左右）的相机组成。星敏仪观察天空，寻找特定的星座，再yǔ太阳的位置做对比，得到当前探测器的姿态信息。姿态如果不正常，则让前面所说的RCS和动量轮来调整。

图注：Hope上两个凸起的四棱锥，就是星敏仪的遮光罩，星敏仪的本体——窄视场相机就会安装在其根部。此外，这张照片拍摄的方向恰好是众多科学载荷所在的面，可见科学载荷都还没有安装，数据线缆裸露在外。

Hope在发射之后的变轨、减速等动作，都会由其尾部的6组各120牛顿推力的主发动机完成（一些精细变轨工作也会交由RCS喷口）。主发动机并非越多越好，这个在我国的嫦娥计划中也有所提及。之所以用多台发动机，通常可能是由于两个原因，第一是单台发动机推力不够，第二是发动机的推力无法精确控制，只能靠关闭部分发动机来取得较xiǎo的推力。

火星探测任务绝非是探测器可以自主完成的，它是一项复杂的工程，不仅需要探测器自身的仪器设备满足需求，还需要地面遥测和太空信息网络提供支持。阿联酋不是航天大国，当然不可能有完善的深空网络和遥测网络，做不到全天候、24小时对Hope的测控导航。所以实际上，阿联酋的测控导航，也是委托了美国亚利桑那州谭蓓（Tempe Arizona）的KinetX Aerospace公司，以及美国NASA的深空网（Deep Space Network，DSN）。

图注：正在转运Hope。注意，底部的圆锥并非推进器喷口，而是与火箭连接的安装平台。

此外，众所周知，阿联酋火星任务EMM，是通过日本的H-IIA火箭发射的。今年受疫情影响，Hope要进入日本，也是困难重重。为了能够按期发射，Hope削减了很多次要的测试内容。Hope在阿联酋组装完成之后，雇佣了安-124运输机运送到日本，随机的11名工程师和技术人员统一隔离了14天，才投入到工作中去。

EMM任务作为阿联酋的第一次火星探索任务，意义非凡，我们不应该抛开政治，单纯去看其科学意义。EMM任务包括了150名阿联酋方面de工程师、技术人员和科学家，以及超过200名合作单位的工程师和科学家。其项目组成员合影中，女性研究和行政人员的比例其实让我眼前一亮。