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您有一份火星天气预报......

热烈祝贺“天问一号”成功着陆火星!


中国成为继苏联、美国后第三个真正成功着陆火星的国家!同时,我国也成为首次进行火星探测即实现着陆的国家!


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2021年5月15日,在经历了296天的太空之旅后,“天问一号”火星探测器所携带的“祝融号”火星车及其着陆组合体,成功降落在火星北半球的乌托邦平原南部,在火星上首次留下中国印迹,迈出了我国星际探测征程的重要一步!

后续,“祝融号”火星车将依次开展对着陆点全局成像、自检驶离着陆平台,并开展包括火星气象探测在内的巡视、探测任务。


在欢欣雀跃的同时,公众们可能会问,为“天问一号”不是2月就被火星捕获了么,为什么3个月后才登陆呢?其实,这期间“天问一号”一直在进行调整轨道、测试仪器,并且进行一些准备工作。

虽然此前中国已有月表着陆经验,但此次“天问一号”火星软着陆任务更加艰难。


着陆难点

火星离地球距离更加遥远,通信时延单程达到20分钟左右,因此在整个着陆过程,相距遥远的地球科学家们来不及做任何处置,只能靠天问一号自主完成这“黑色九分钟”。


同时,火星表面存在大气(火星表面大气的密度是地球表面大气密度的1%左右)。包括火星天气等在内的火星环境,使探测器登陆火星比登陆月球更复杂


那么,火星天气是怎样的?


  • 太阳风

火星的空间环境和内部地质条件经过数十亿年的复杂变化,造就了其极弱的磁场条件,从而使得太阳风可以肆无忌惮地吹裂和撕扯火星的大气层,气体微粒被吹得“远走”宇宙。


  • 大气

与地球相比,火星周围的大气极为稀薄,而空气压强更是不足地球的1%。也就是说,火星上大气的运动非常弱,也没有水汽的参与,和地球相比,几乎谈不上有天气。



大气越是稀薄,相同体积内的气体分子或原子就越少,想要通过气体微粒的移动来制造足够强的风就越是困难。根据以往登陆火星探测器获取的数据,火星上的风速可以达到96千米/小时,换算之后得出的数值是26米/秒,在地球的“风力等级表”中对应10级,能达到“拔树倒屋”的破坏力。不过要注意,这是火星上的10级风,其破坏力大概只与地球上的4~5级风差不多


这样的风当然不足以对“天问一号”造成大的影响,但却能带动火星地表红色的沙尘飞离地面,而沙尘却是个麻烦制造者。


火星天气如何影响

“天问一号”登陆?

与地球相比,火星上的沙尘暴可不是戴个口罩再配个防尘眼镜就能应对的。因为长期干燥无水,火星的沙尘都是极为细碎的粉末,再加上较低的引力,只要有一点儿风,沙尘就会飞得到处都是;而且沙尘飞起来容易、落下来难。如果形成大范围沙尘暴,将会给火星探测器的降落以及地面探测任务造成影响。


“天问一号”的下降登陆阶段是完全自主控制完成的,减速过程需要借助减速伞来完成,一旦风沙过大,将导致探测器的飞行姿态发生计划外的变化,从而影响减速效果。


另一方面,探测器在到达一定高度时,会通过地面的地形地貌与自身存储的着陆区域进行比对,也就是说,能否看清地面在很大程度上决定着导航下降阶段的成败。如果沙尘造成能见度条件差,无法获取准确的地面信息,将对后续登陆环节造成较大影响。而最后的悬停避障环节同样面临这一问题。


如果沙尘暴是在探测器登陆后才刮起来的,那么这些细如面粉的火星飞尘将覆盖太阳能电池板和科学仪器,在增加设备故障率的同时极大地削弱能源供给,这对于“天问一号”的地面探测任务影响非常大。

所以,要挑尽可能天朗气清,日丽风和,没有沙尘暴捣乱的时候进行登陆及探测。这对使用太阳能板供电的“祝融号来说尤为重要。


历史数据显示,“祝融号”计划着陆的北半球,在火星春夏期间沙尘暴最为低发


特别是从“火星春分”(今年为火星年的2月7日)到“火星夏至”(今年为8月25日)中间开始的几个月里,有观测记录以来从未发生过沙尘暴。


在此基础上,行星科学家还利用现有的火星探测器遥感数据(主要是亮温和阳光透射率数据)和着陆区的实际位置、地形情况,对计划着陆区做气象预报。综合判断,“祝融号”在五月中旬之后着陆最为稳妥。


“天问一号”如何在

火星上观天测地?

从具体研究内容来看,“天问一号”要研究的“课题”包括:


  • 火星形貌与地质构造特征

  • 火星表面土壤特征与水冰分布

  • 火星表面物质组成

  • 火星大气电离层及表面气候与环境特征

  • 火星物理场与内部结构


“天问一号”探测器由环绕器和着陆巡视器组成,总质量约5吨。


在环绕器中,配置了7台科学载荷,具体包括中分辨率相机、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,而着陆巡视器则是由进入舱和火星车组成。


在“祝融号”火星车上,共携带了六种科学仪器:


导航与地形相机、多光谱相机、火星表面成分探测仪、火星车磁强计、次表层雷达和火星气象站


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“祝融号”火星车科学仪器大致位置。火星车高约1.85米,重240公斤。图中火星车外形与实物有一定差异。


在与气象有关的研究项目中,将收集有关温度、气压、风速和风向的大气数据并研究火星的磁场和重力场。


“天问一号”如何

探测预报火星天气?


事实上,与“天问一号”一样,此前及正在计划中的火星探测活动中,“火星气象探测”都是一项重要任务。

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“祝融号”的火星气象传感器


火星气象站是火星着陆任务的常备组件,如今正在火星表面工作的“好奇号”火星车、“洞察号”着陆器、“毅力号”火星车,都在长期记录和播报所在地的气象数据。



气象站可以通过长期观测火星车附近的气温、气压、风速、风向等气象参数,为我们了解火星的气象状况,追溯火星的气候变化历史积累数据。



“祝融号”的加入,会让火星气象监测网新增一个移动站点。


今年,NASA已经尝试发布了第一份火星天气预报。未来,我们也有望根据“祝融号”监测的气象数据,来制作火星天气预报!我们可能每天都会收到这样一份火星天气预报



今日最高温度为-16℃,

最低温度为-73℃,
平均大气压823Pa,

紫外线辐射水平居中,
春光明媚,欢迎光临火星。



让我们一起期待“祝融号”火星车上

的气象仪器开始工作后

传回更翔实的火星天气数据!


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