我们要去火星的探险和月球的探险有很大的区别

2019-07-10 15:00:42 作者:管理一号  阅读:112 次  点赞:0 次  鄙视:0 次  收藏:0 次  由 www.agg.me 收集整理

火星是太阳系八大行星中第四颗,是一颗类地行星。古时分,我国人一贯称火星为荧惑星,意味着莹莹火光,离离乱惑之意。在西方一贯用古希腊神话传说中英雄名字命名火星。真实的火星是什么姿势的呢,在人造卫星上看,火星上面既有像沙漠、像流过河流的戈壁滩,也有山丘等地貌。火星上的河流是没有液态水的,但是在火星南北极下面有许多冰川地下水。

 

火星的地质情况跟月球是非常靠近的。火星的大小介于地球和月球之间,重量大约是地球的非常之一,体积恰当于地球的六分之一。在火星上一年大约恰当于地球上两年。

 

我们都非常想知道地球的以前与未来。有一门学科叫比较行星学,经过比较八大行星中其他行星演化的情况来看地球的以前跟未来。在约45亿年前,世界构成的初期,火星和地球是相同的,它的表面也是有流水,到了30亿年前左右,地球上出现了光合作用,发作了生命。火星到后边水消失了,变成了一个又冷又干的星球。所以探求火星的气候变化以及地质的演化,关于保护地球,拓展我们人类生计的边境,有非常重要的意义。火星是我们整个深空勘探领域,除月球以外的第二个重要研讨的星球。

科学家想要看火星的什么?要从三个方面看:生命、气候、地质。

我们先要知道,在火星上面是否有过生命的出现,有没有生命的一些痕迹。第二个方面,由于火星上是有大气的,了解火星气候演化的进程以及前史很有意义。其他是研讨火星表面和地质演化的进程,能够更好地帮忙了解地球的前期演化前史和生命的来历。

火星探险

整个深空勘探都是在科学政策牵引下,结束探求与技术相结合。

记住当时做嫦娥项目的时分,欧阳自远院士说过一句话,假设科学家把探求的政策想清楚了,在技术的支撑下,才华结束这些科学的期望。实践上世界上的科学界,对世界的探求也是走的这样一条路。

火星勘探风险是很大的,我国2020年要发射一颗火星勘探器。但实践上在2011年,我们随从俄罗斯的福布斯-土壤勘探器现已搭载过一颗火星勘探器,这颗火星勘探器是由上海航天八院研制的,很不幸这个发射器升空往后,由于俄罗斯人过早的把计算机系统转入自动的导航方式,效果由于里面的软件有点bug,导致勘探器没有脱离地球轨道,变成了地球上的一颗卫星,而且轨道不高,所以抢救了几个月往后,这颗卫星终究坠入大气层就毁掉了。从整个世界来说,火星勘探的成功概率不到50%。

2020年我国第一次用全新研制的长征五号火箭,要一次结束绕、落、巡这三个政策,难度非常大。美国的海盗1号和海盗2号,在1976年第一次成功进入火星轨道,下降到火星上去。现在火星勘探以美国为主,然后是欧盟ESA、日本,我们也期盼着,2020年往后我国的火星勘探越来越多。

 

从上面的图中能够看到,环绕着水的寻找,人类从环绕器的三个勘探器加上“机遇号”火星车,展开了许多研讨作业。环绕着可居住性发射了轨道勘探器、微量气体勘探器以及“猎奇号”火星车,进行了各种勘探活动。最近一次人类成功在火星上下降的是“观察号”火星着陆器,它是研讨磁场和大气是怎样的情况、多久消失的,其他还要进行类地行星的研讨。

不论是NASA、ESA仍是我国,着陆器或许火星车,其实都是要研讨可居住性和生命的痕迹。现在现已做了寻找水的探险,水是必定有的,但是水不在表面,在火星表面的底层,这点在现在科学研讨效果中是百分之百承认的,由于在火星上既发现了水流的痕迹,还测到氢的元素。第二个是可居住性,火星上二氧化碳、水这两个元素比月球环境要好许多。第三个方面,火星以前终究有没有生命存在,这个研讨做的比较少。

探求火星的应战

我们要去火星的探险和月球的探险有很大的差异。

第一个,火星距离很远,最远逾越4亿公里,近的时分约是5500万公里,一般选择在大约8000万公里的距离发射勘探器。第二个是温度,到了晚上会非常冷,抵达零下143摄氏度,白日最热的当地在赤道附近,也就是35摄氏度左右。其他大气非常淡漠,而且还有沙尘暴。

环绕这三个特征,工程师怎样处理呢?

不是每时每刻飞去火星都是适合的,由于我们要找一个距离适合的时间,每隔26个月有一个火星发射窗口。我们国家本来在2018年准备发射一个火星勘探器的,但是由于种种原因没有搞成,后来就拖到2020年。2020年的夏天,不论是欧洲、美国仍是我国,都将往火星发射自己的勘探器。飞到火星要花7个月的时间,从地球去月球只需求9天。在火星上要10多分钟才华把一个信号传输回来,而且信号传输的速率是很低的,我们现已用上了5G,速率非常高,但是火星到地球也就是百k量级的比特,低传输功率约束了科学的探求。

落到火星上往后边临三个应战。

第一是沙尘暴,沙尘暴来了往后,火星车有必要要把自己保护好,否则整个仪器会被掩盖掉。而且沙尘暴来了往后,太阳能帆板上面的沙尘会下降动力的转化功率。

第二是光照问题,由于火星离太阳很远,在火星上接收到的太阳光能量只需月球表面的40%。我们国家的月球车是两块帆板,但是我们的火星车要由四块帆板构成的,这样才华能量坚持大致恰当。

第三是火星上的重力,月球的重力只需地球的六分之一,但是火星重力没有那么小,在火星上面要跑相同重量的火星车,需求的能量也比月球上要高。这三个问题给火星车的运用带来了一些新的问题。

我们要去火星上的一个当地,首要要去选择着陆点,这是非常重要的,先从工程上来说,既不能是孤岛,又不能是陡坡,还不能是非常软的当地,不能让火星车下去就无出路、倾倒、或陷进去;其他,由于火星上有高山、峡谷,不能进去往后把太阳挡住了,没有光照就没有动力;而且还要考虑到通讯,从科学家的角度,非常期望去的方位有很好的科学研讨价值。

下图是美国NASA七次火星勘探的着陆点,我们能够看到2020年我国预定着陆区是在这两个当地(赤色符号),为什么要选两个预定着陆区?由于火星上有不承认的大气流和风暴,我们要根据实践情况来进行下降。左边的下降区的长处是我们会跟美国NASA的着陆点比较靠近,我们都会在一块大的区域来一同对火星表面进行探求和研讨,科学数据能够进行世界化的同享。

我国2020年预定着陆区

着陆进程是最触目惊心的。我们我国月球勘探30分钟叫“黑色30分钟”,在火星上有“惊骇7分钟”,现在在世界上有三种下降办法,一个叫气囊式,“勇气号”、“机遇号”都采取了这种办法——一个气囊下来往后弹跳,终究用不倒翁的原理翻开,保证火星车从里面出来。第二种办法是支架式,恰当于有四条腿,像一张桌子一个板凳相同下去,当然先是下降伞,由于有大气所以都要用下降伞,差异在于挨近火星表面的时分。第三种是起重机天抓式,由于火星表面的各种坑、石头特别多,支架式落在石头上会翻身,那车就要翻掉了,所以采取了一种像直升机相同,能够把火星车放下来,上面的着陆器平移,来找一块相对平坦的区域。

气囊式着陆

我们国家的计划是什么?由于我们有必要自给自足,所以我们也进行了创造。

我们把支架式和起重机天抓式相结合。我们的着陆器也是有四条腿,也有下降伞,但是我们四条腿的着陆器自身具有避障的方式,能够自主避障平移。这项技术是在探月工程里面来做的,探月工程着陆器在100米悬停的时分,在50×50米的区域,能够在250毫秒内对月表区域进行三维拍摄,然后找一个平坦的区域平移下降下去。嫦娥四号能够成功的落在月球的反面,月球反面的情况我们事前并不知道,由于月球反面陨石碰击坑非常多,由于有了这项技术,地形不论多么凌乱,都能够进行自主避障。2020年我国火星勘探计划,用了嫦娥奔月的技术,再加上载人航天回来大气层的下降伞减速两项技术的结合。

火星表面的元素勘探

NASA“猎奇号”上面搭载了α粒子X-射线光谱议,用激光枪击打物体的表面,做岩石矿产质成分的测量,首要来承认是否有水,是否有适合于生命存在的环境。我国的“玉兔一号”月球车跑了没多少米,“玉兔二号”到现在就跑了100多米。在火星上跑的时间最长的火星车现已有六年了,就是NASA “机遇号”火星车,它跑了45公里,在遭受一次巨大的沙尘暴往后,终究宣告它的任务结束。

NASA机遇号火星车

我们国家的着陆器上面搭载了许多设备,一共有30公斤的有效载荷。我们课题组研讨的是物质成分勘探仪,在上面占了16公斤,个头非常大。其他的还有导航相机,气象站等一些测量设备。

物质成分勘探仪是用来做什么的?它是用激光集合石头部分,气化发作等离子体(等离子体是原子里的外层原子脱节原子核绑缚成为自由电子,是一个电离的进程),等离子体在冷却进程中会辐射出原子光谱,原子光谱代表这个元素的“指纹”。只需能测到等离子体冷却进程中发作的光谱曲线的方位,就能知道它代表什么元素,信号的强度能够反映元素的含量。这就是激光诱导等离子体光谱技术。元素周期表里面绝大部分元素都能测,一次激起就能一同勘探多种元素。

除了用激光激起物体元素以外,还有被逼的短波红外光谱测量。被逼的短波红外光谱测量经过光谱分析进行分子层面的测量,能够测化合物的成分。

这个仪器上面有一个二维指向镜,能够摇头摆尾处处看。我们的月球车上面的光谱仪装在车上动不了,终究是车到哪里只能看哪里,玉兔一号的车轮子坏了停在那里,终究只能永远看一个当地。我们在火星车上面弄一个能够动的镜子,这样哪怕火星车不动了,还能够处处看。这个黑色的里面是一个望远镜系统,里面还有激光器,终究有个定标板。跟美国比较我们少了一个拉曼测量的功用。

我国的着陆器与火星车

火星勘探是由环绕器与火星车相结合,我们要进行星地的联动勘探。也就是说在环绕器上还要再装一个光谱议,和火星车上的主被逼结合,两个进行比对测量。在环绕器上装了一个火星矿产光谱分析仪,是一台推帚式的分子光谱勘探设备。这个光谱勘探设备能够供应多个波段的光谱信息,还有一个图像信息。

光谱测量能发现什么?我们以嫦娥四号为例说明。假设说月球是个白煮蛋的话,蛋白里终究装了什么?实践上大型的固态天体都存在这样的问题。科学家假定月幔和地幔是相同的,那么里面应该有橄榄石存在。嫦娥四号的着陆点非常巧,首要我们选择了一个艾特肯盆地,这是最陈腐的碰击盆地之一,一同落的那个当地冯·卡门碰击坑是个二次碰击坑,所以它有机遇经过陨石的碰击,把月幔里深层的物质抛射到月球的表面。也非常巧,玉兔二号正好下降到了这个区域,经过对两个勘探点土壤的光谱勘探,获得的数据闪现嫦娥四号着陆区的月壤物质中,橄榄石相对含量是最高的,低钙辉石次之。我们在实践数据搜集上面第一次证明了科学家的猜想,有新闻称我国发现了美国阿波罗计划都没有发现的一个新的科学发现。

我国的深空勘探

我国深空勘探规划

我国在2020年前现现已过嫦娥一号到嫦娥四号以及本年的嫦娥五号的发射,将结束对月球的“绕”、“落”、“回”第一个三部曲。在2020年往后2030年前,我们国家行将进行月球南极极区资源的开发利用。上个月特朗普给美国NASA增加16亿重返月球的经费需求,在2024年前美国要重返月球,要把第一个女宇航员送到月球,送到月球的南极极区。

为什么要去极区?在月球的极区,由于是永久阴影区,外来陨石带来的水都储存在那里,没有挥发掉,是固态水,所以我们都想到极区建一个永久的实验站,在那里能够支撑我们的底子物质需求。我们国家在2030年前要实施月球极区资源开发利用实验,中心要有好几个实验,我们要去勘探月球南极,然后再降到月球南极,再把无人的装备装上去,在2030年之前首要仍是进行无人的科学考察,但是在后期会考虑有人的实验。

第二条线就是在深空勘探这条线,我们不能只关心月球,月球离地球太近了,火星是最适合改造成人类居住的星球,所以我们在2030年前还有两次火星的勘探任务,还要把火星的样本从火星带回地球。还有一个就是小行星小行星带是阻挠地球冲出太阳系的阻碍,但是小行星带富含资源。打个比方,铂金是非常宝贵的,但是科学家经过远距离地舆观测,确认有单个小行星满是铂金,假设满是铂金的小行星被拖回地球的话,或许我们的戒指都不值钱了,而且有的小行星还富含水,所以小行星勘探、采样是现在深空勘探的抢手,日本在这方面做的比较好。我们国家在2030年前应该有一次小行星的勘探计划。

其他我们有个期望,就是要飞出太阳系,我们要进行一次木星穿越。《流浪地球》里面把木星炸了,我们在炸之前先要看一看,然后穿越木星,看看太阳系的边沿。这个是我们国家在2030年前的三个重要的深空勘探计划。

我们我国人在航天技术方面,是个后起者,东方红一号,1970年发射到现在短短的50多年。但是近些年跟着深空勘探整个计划的展开,我们我国人走向世界的号角也越来越响了。

我想人类探求不知道的期望,有非常大的热心。世界终究是怎样来历,怎样消亡的,我想不论效果怎样,人类的勇气和坚毅都将被镌刻在星空下。

太阳大气从里往外,依温度改动可以划分为光球、色球、日冕。我们肉眼看到的明亮的日轮就是光球,其厚度不过几百千米,温度约6000度。日冕是太阳大气的最外层,厚度抵达几百万公里以上;温度比光球高三个量级,密度则低七个量级;它的亮度仅为光球的百万分之一。

左图为光球(黑点为黑子);右图为19.3纳米的日冕像(右边粗黑线为冕洞)。

我们每天都感受着太阳给我们带来的光和热,那你知道太阳宣告的光线其实分许多种吗?有X光、远紫外光、中紫外与近紫外光、可见光和红外光。太阳不同的区域会发射出不同的光线:太阳过渡区与日冕会发射X光与远紫外光;太阳色球的高层(亦或更高层)会发射中紫外与近紫外光;色球和高光球层会发射400-800 纳米的可见光;光球底部会发射900-1600 纳米的红外光。

那么,这些不同的光它们转的速度都相同么?不相同。近期,太阳物理学家研讨发现,远紫外太阳光比近红外太阳光转得快。云南天文台抚仙湖太阳观测基地科研人员通过对不同颜色的太阳光进行周期分析发现,远紫外的太阳光自转周期约为26.3±0.13天,近红外的太阳光自转周期约为27.5±0.06天。

这就意味着,太阳大气的高层日冕反而要比低层的光球转得快(核算学上验证,这个结论是有意义的)。

色散太阳光的自转周期

太阳磁活动,或可揭开日冕异常加热之谜

蕴含在太阳光里的太阳能来源于太阳内部的核反应,按照热力学第二定律,太阳大气的温度必定是由内到外逐渐下降。可是,观测发现,太阳高层大气的日冕层温度却成百上千倍地比低层的光球层高。这就是“日冕异常加热之谜”。2012年,Science列出了国际天文学会在第29届大会发布的当代天文学的八大难题,日冕加热位列其间。

日冕加热直接联络到对太阳和恒星大气动力学进程的了解,其时太阳高层大气加热是个远没处理的问题。现在的理论模型和观测研讨倾向所以小标准磁活动来加热日冕,但存在争议,且都只是从加热办法和途径来说明。

加热后的日冕是怎样照应加热体的?加热的效果怎样?这就要从太阳上的磁活动说起。

太阳上常常存在两种磁活动。一类是黑子(群),归于大标准的磁活动,其标准甚至可以抵达20万千米,磁场强度可达数千高斯,一般寿数为数十天(短则1天,长则数月)。另一类是叫做“小标准磁场”的磁活动。小标准磁场广泛全日面,标准一般小于2万公里、磁场强度一般小于300高斯,寿数一般不逾越1天(短则数小时,长可逾越1天)。小标准磁场主要由太阳内部浮出,大标准磁场割裂割裂,可以成为小标准磁场。

 上图:太阳磁图(长20万千米,宽12万千米);下图:在上图中扣去大标准磁场剩下的小标准磁场。

小标准磁活动,让日冕转得比光球快

2018年,云南天文台抚仙湖太阳观测基地在国际杂志The Astrophysical Journal Supplement Series上宣告了小标准磁活动加热日冕的核算学根据。

他们发现,在低光球层(标准太阳大气模型中的温度正常下降层),色散的太阳光与大标准磁活动呈反相关联络,且相对于小标准磁活动,与大标准磁活动更相关联;在高光球及之上(标准太阳大气模型中的温度异常增加层),色散的太阳光与大标准磁活动呈正相关联络,且相对于大标准磁活动,与小标准磁活动更相关联。

换言之,在温度异常增加层,长期的“能量”改动与小标准磁活动的长期改动共舞;而在温度正常下降层,从太阳内部“泄露”的能量的长期改动与磁活动反相位。

在日冕,主要是磁场承认许多的不均匀辐射结构,这种低β日冕的加热主要与磁活动有关。被小标准磁活动加热后的日冕(能量)的长期改动与小标准磁活动“共舞”,说清楚日冕被小标准活动有用加热。

太阳日冕被小标准磁活动加热的核算学根据

大标准黑子磁活动在一个自转周后往往变成小标准结构。这就是为什么在温度异常增加层,大标准磁活动抢先色散太阳光一个自转周的原因,一同也说明是小标准磁活动加热温度异常分布层。

云南天文台抚仙湖太阳观测基地的系列研讨标明,太阳高层大气受小标准磁活动影响,温度异常地比低层高,也异常地比低层转得快;一同研讨也说明,引起太阳辐照度(太阳常数)改动的原因是小标准磁活动。

科技日报北京7月8日电 (记者刘霞)据英国《独立报》近来报导,美国橡树岭国家试验室的科学家们方案今年夏天进行一项试验,希望对或许潜伏在国际暗处的“镜像国际”惊鸿一瞥,现在设备已准备就绪,假如这个平行国际真的存在,将有助于揭开高能国际射线的“面纱”。

科学家们解说称,镜像国际有许多方面与咱们身处的国际相同——好像看着镜中的现有国际。它具有镜像粒子、镜像行星乃至镜像生命。试验负责人利亚·布鲁萨德标明,这个国际“适当乖僻”。

此前,两个独立的试验发现中子以不同的速率衰变,而不是像预期的那样以完全相同的速率衰变成质子。在一个试验中,自在中子被磁场捕获进入圈套内;而在另一个试验中,自在中子“变身”为随后从核反应堆中流出的质子。研讨标明,后者的平均寿命比前者长9秒。

有科学家以为,这可以为“镜像国际”的存在供给一个可信的解说:存在着两个独立的中子生命周期,或许有约1%的中子能穿越咱们的实际国际与镜像国际之间的距离,然后再回过头来释放出一个质子而被科学家探测到。

为此,新试验将朝着一堵不行穿透的墙射出一束中子。在墙的另一侧,放置一台中子探测器。假如探测器确实记录了中子的存在,那么,它们或许经过“振动”穿越墙面,进入镜像国际,变为镜像中子,然后再次出现在咱们的国际中。

尽管如此,布鲁萨德说:“我诚心希望什么都丈量不到,但假如咱们确实在墙的另一边发现了中子,那么将发生深远影响,游戏也将彻底改变。”

布鲁萨德标明,镜像国际的存在能够解说咱们的国际为何缺少同位素锂7。物理学家以为,现存同位素锂7的数量与大爆炸发生的数量不符;此外也有助于揭开来自银河系之外的高能国际射线的“面纱”。由于这些高能国际射线实在是太强壮了,或许不只穿越了现在观测到的国际,假如它们振动到镜像国际然后再回来,就能够合理解说了。

据外媒报道,根据一项新研讨,Gliese 3470 b不同于我们太阳系中的任何行星。这是一个乖僻的世界 - 其质量介于地球和海王星之间 - 其绕着一颗质量大约是太阳一半的恒星工作,距离地球大约100光年。现在, 天文学家现已详细研讨了Gliese 3470 b的大气层 ,这是研讨人员第一次对这种外星世界的大气层进行分析。

天文学家运用美国宇航局的哈勃望远镜和斯皮策太空望远镜来测量Gliese 3470 b在绕恒星工作时吸收并反射的星光频率。美国宇航局上星期宣告,这颗行星的大气层相对清澈,主要由氢和氦组成。这类似于太阳的大气层,除了氧气和碳等重元素。分析闪现,这颗行星也有一个巨大的岩石中心。

Gliese 3470 b的轨道相对挨近它的恒星。这也许能够说明为什么其能够展开其非常规大气层的原因。一个假设是它能够从其恒星周围的原行星盘中捕获气体。一般当这种情况发生时,行星会成为被称为“热木星”的气态巨行星世界。但是Gliese 3470 b坚持相对较小,该团队估测,或许是因为在这颗行星能够胀大之前,天然原行星盘已流失。

在亿万人的期盼中,我国人初度勘探火星的行为总算越来越近了。

7月5日-7日,2019软件定义卫星高峰论坛在山东日照举行。参加本次论坛的我国科学院院士欧阳自远在陈说中走漏:我国将于2020年勘探火星,通过火星卫星、火星着陆器、火星车六合联合勘探火星,现在火星车都现已做好了。

▲欧阳自远在论坛上宣告《迎接第一个100年,我国的深空勘探》演说。▲欧阳自远在论坛上宣告《迎接第一个100年,我国的深空勘探》演说。

我国要勘探火星的消息倒不是很遽然,在我国的月球勘探工程不断取得打破往后,火星勘探计划也就瓜熟蒂落地被列入了行为日程。尽管自己年事已高,但是欧阳自远依旧将推动我国的火星勘探当成他的重要任务。对他而言,除了等候我国人自己的载人登月工程,将我国的勘探器甚至是航天员送上火星也是他的希望。

01

火星勘探的科学任务是啥?

去勘探火星,不是去玩耍,而是去做科学研讨,在勘探之前就必须做好科学任务的规划,任何勘探火星的国家都不能破例。

欧阳自远标明,火星勘探的科学问题首要有三个方面:其一是勘探火星上的生命活动信息,等候在此领域有所打破,其首要包括火星上现在生命的信息;以前是否存在过生命;火星生命生计的条件和环境等;其次是火星本体科学的研讨,为研讨火星堆集资料,首要包括火星磁层、电离层与大气层的勘探与环境科学,火星地形地貌特征与分区,火星表面物质组成与分布,地质特征与结构区划,火星内部结构、成分、内禀磁场勘探等;其三是评论火星的长时间改造与往后许多移民建立人类第二个栖息地的前景,为人类社会的持续发展服务。

“有许多科学家十分担忧人类未来的命运,因为我们的地球遭到太多的天然挟制,再加上人类自身的一些行为,未来很或许把地球损坏得不可以宜居了。所以我们必定要在太阳系里面找一个方针,评论能否把它变成第二个地球,让人类可以许多迁居到上面去。现在看,仅有或许的一个天体就是火星。”

欧阳自远标明,火星表面有许多古河床,这证明火星从前是有河流的。并且火星的北部还从前是一个大海洋。

但是,现在火星表面一滴水都没有,火星表面的盐湖干了往后也只剩下了盐。欧阳自远标明,我国要探明整个火星地下水的分布。

火星研讨的重要问题是火星的脱水机制:火星上的水是丢掉了?仍是冻住后埋藏于地下?他标明,以往的观测和理论研讨标明,太阳风与火星大气的相互作用只能构成其表面30%水含量丢掉。

欧阳自远说,到现在为止还没有找到任何(火星)生命存在的根据。现在国际上开会,我们对火星最大的志向是改造火星。他认为,通过人类的智慧和极力,火星完全能被改构成生机盎然的“小地球”,成为人类的“第二家园”。人类需求要好好保存自身和地球上其他物种。

科学的任务是为人类命运共同体的未来创造更多或许。欧阳自远标明,“人类通过几个世纪的出色极力,会将火星这颗贫瘠的行星改构成一个具有蔚蓝色天空、绿色平原、蓝色湖泊和生态环境友好的新世界,地球-火星将成为人类社会持续发展的姐妹共同体。

▲被改造后的火星梦想图。

02

我国2020的火星勘探怎样着陆?

火星勘探器从火星大气层外缘通过软着陆的办法降至火星表面,是关系到火星勘探是否可以成功十分要害的环节,整个着陆技术十分凌乱,每个环节都需求做到满有掌握,否则就会导致着陆失利。现在勘探器在火星上软着陆的办法首要有三种:

其一是气囊弹跳式,这种办法相对简略,本钱也低,但是只能满足小重量勘探器软着陆的要求,着陆精度也不高,已有的代表是“勇气”号和“机遇”,选用了降落伞+气囊弹跳办法。

第二种是反推着陆腿式,这种着陆办法较为凌乱,本钱高,但是可以满足重量较大的勘探器软着陆的要求,着陆精度较高,代表是“观察”号、“猎犬2”号火星着陆器等,选用了降落伞+缓冲发动机+着陆腿的办法。

第三种是空中起重机式,这种办法最为凌乱,本钱最高,技术也最先进,可满足重量更大的勘探器软着陆的要求,可以精确着陆。带着“猎奇”号火车车的美国“火星科学实验室”,就选用了降落伞+缓冲发动机+空中起重机的办法。

从前在北京举行的“十一五”国家严峻科技成就展上,由我国空间技术研讨自主规划的火星勘探器模型初度曝光,本次露脸的火星勘探器模型包括一个轨道器和一个着陆器,它们是和未来准备规划的真实火星勘探器按1:3的比例出现在群众的面前的,在未来勘探火星的过程中,这种轨道器和着陆器将一同被发射去勘探火星。

当时规划的火星着陆器带着一串气囊,技术人员介绍,这首要是用于将来在火星着陆运用的。这意味着我国将来登陆火星时,将会选用气囊弹跳式登陆火星。不过根据欧阳自远最新宣布的信息,我国的火星着陆计划又有了部分新的改动,反推着陆腿式将会成为选择的计划。

在这种计划中,火星勘探器在器箭分别往后通过大约7个月的翱翔被火星捕获,然后环绕器环绕火星翱翔,在与着陆器分别后环绕器初步对火星进行全球环绕勘探,而着陆器进入火星大气后通过调校、降落伞减速和缓冲发动机反推减速实施反推着陆腿式着陆,然后释放出火星车,并初步在火星表面的勘探任务。和从前的着陆器勘探任务规划比较,现在的计划多了一个可以四处移动的火星车。

03

我国想抓住2020年这次发射的机遇

欧阳自远标明,火星勘探不是说你想什么时分发射就发射,其一个工作周期为26个月,因此每26个月会有一个最佳的时间窗口,在这个时间窗口的节点上,火星是距离地球最近的。根据科学测算,2020年会有一个时间窗口,我国想抓住这次机遇。

“丢了这个机遇,对不住,两年零两个月往后才华再发射一次,否则到不了火星。” 欧阳自远说,地球绕着太阳转一圈是365天,而火星绕着太阳转一圈大概是687天。有时分地球在太阳的这边,火星在太阳的那儿,你根柢到不了火星。所以必定要赶上某一个要害的时分,也就是地球跟火星存在必定夹角的时分,在地球上发射勘探器才华够,而飞到火星轨道上,至少要飞将近7个月左右。

 

也正是这样的原因,火星勘探是一项高风险的科学探求行为,截止现在人类勘探火星已有45次,但成功的只需18次,成功率只需40%。

不过好消息是,现在我国已完成了火星勘探轨道规划、测控通讯、自主导航、表面软着陆等要害技术的科研攻关,这为我国打开自主火星勘探奠定了技术基础。

记者了解到,我国计划在2020年7月份正式发射火星勘探器,估量2021年初抵达火星,着陆火星表面并进行巡视勘探。

这今后,我国还计划2028年左右进行第2次火星勘探任务,并搜集火星土壤回来地球。

火星迷们!现在就让我们初步等候吧!

在不远的将来,我们将会看到更多更高能的光子漂流到我们地球。

光,是我们无比了解的概念。物理学家奉告我们,光是由许多光子组成的。比如我们眼睛可以看到的的可见光就是可见光光子组成的。国际中还有各种不可见的“光”,它们也由能量各异的光子构成。那么,能量最高的光子可以高能到什么程度呢?

最近,中日合作的羊八井ASgamma实验的勘探器勘探到来自蟹状星云方向的24个能量逾越100万亿电子伏(100TeV)的超高能光子,其间能量最高的那个光子达到了450万亿电子伏(450TeV),是此前最高能量记载(75TeV)的6倍,是可见光光子能量的百万亿倍。相关作用对应的论文现已被物理领域顶尖期刊《物理议论快报》所接受,即将于七月下旬作为亮点论文出版[1]。 

这些超高能光子从何而来?研讨论文的作者们认为它们或许源于陈腐而低能的国际微波布景辐射[2]。那么,什么是微波布景辐射?它们怎样变为超高能光子?它们又是怎样被勘探到的?这篇文章以这批光子为主角,叙说它们奇幻漂流的终身。

国际大爆炸的余烬

大约138亿年前,我们的国际比沙子还小得多,全部物质挤压在极点小、极点热的狭小区域内。接着,国际“爆炸”,我们以这个时刻的国际年岁为零。爆炸后的国际急剧胀大。在国际年岁从零到38万年之间的阶段,国际中许多光子与其他粒子剧烈磕碰,阻遏中性原子构成——这些高能光子会把电子与原子核离散。

在国际年岁为38万年时,因为国际的胀大,那些高能光子的能量现已降到足够低,不能持续离散原子,它们终究一次与电子发生磕碰后,就成为国际中散落的布景光子,电子也总算可以安安稳稳地与原子核结合为中性原子,国际也总算从一团迷雾相同的情况变为透明情况。

这个时刻,那些刚成为国际布景的光子的温度大约是绝对温度3000多度,宣告暗红色的光。这是年轻时的国际的颜色。跟着国际持续胀大,这些光子的能量不断下降,到138亿年之后的今天,这些布景光子的温度现已只需绝对温度2.7度,相当于零下270摄氏度,比我们的南极还冷得多,对应的波长在微波波段,因此被称为“微波布景辐射”。

它们中的一部分在1964年被贝尔实验室的工程师威尔逊和彭齐亚斯意外发现,证明了国际大爆炸理论的正确性,二人也因此获得了1978年的诺贝尔物理学奖。下面,我们将微波布景辐射光子简称为“布景光子”。

图:WMAP 卫星9年勘探得到的微波布景辐射分布图,微波布景辐射没有颜色,图中颜色为伪色 | NASA / WMAP Science Team

在这漫长的138亿年,这些布景光子在能量下降的一同,不断漂流。但在我们叙说这些布景光子进一步漂流的故事前,我们还必须先叙说一个看似与它无关,实际上却密切相关的故事:超新星爆发。

恒星的壮烈去世:超新星爆发

距离现在大约1千万年前,位于地球金牛座方向的一个区域中的一团巨大的氢分子云总算点着了自己的中心,成为了一颗质量在8到10个太阳质量那么大的恒星,这颗恒星与地球的距离大约为6500光年,1光年约等于10万亿千米,因此这个距离约为6亿亿千米。

通过大约1千万年的演化,这颗恒星内部不再发生能量,巨大的引力占有优势,星体向内剧烈缩短,将中心紧缩为一个几乎完全由中子构成的细密星体——中子星,恒星的其他部分物质砸在巩固的中心上,然后向外反弹,中心天体宣告的中微子帮助反弹物质向外爆炸,构成了绚丽的超新星。

超新星爆发后宣告的剧烈光芒向外传达,通过大约6500年后,抵达地球上空,此时是公元1054年,我国正处于宋仁宗至和元年。北宋的地舆官员发现天空遽然出现了一颗新的星星,这就是出名的“天关客星”,也被称为“超新星1054”(SN 1054)。这颗新的星星持续近两年可以在夜空看到,以至于第二年,即宋仁宗至和二年,侍御史赵抃还上奏议:“臣伏见自上一年五月已来,妖星遂见,仅及周稔,至今光耀未退。”不仅如此,这颗超新星有23天可以在白日看到。[3]

图:《历代名臣奏议》中赵抃对1054年被观测到的超新星的描绘。

出名的梅西耶星表中的第一个天体M1,因其形状像一只螃蟹,因此也被称为“蟹状星云”。1921年,有两位地舆学家先后指出蟹状星云正在胀大,年岁大约为900年,地舆学家伦德马克(Knut Lundmark,1889--1958)根据这些结论,结合我国古代典籍记载,猜测:蟹状星云就是超新星1054的遗址。此后,哈勃(Edwin Hubble,1889-1953)通过观测与核算,证明了这个结论。

1967年,贝尔(Jocelyn Bell Burnell,1943-)初度观测到到脉冲星之后,人们很快在1968年发现了蟹状星云中心的脉冲星,这就是超新星1054遗留下来的中子星,这颗中子星每秒自转30次,并不断将自身的转动能转化为辐射,发生的“脉冲星风”照亮蟹状星云,使后者成为一个“脉冲星风云”。

图:哈勃太空望远镜(HST)摄影的蟹状星云的图像 | NASA / ESA, HST

上图为哈勃太空望远镜(HST)于1999年到2000年摄影的蟹状星云的多色图,它的半径现已扩展到6光年,即大约60万亿千米。因为其标准太大,HST分24次摄影了不同部分,然后把24张图拼接为一张图。

超新星遗址:巨大的加速器

全部的超新星在爆发几年后,都将成为“超新星遗址”。超新星遗址里有许多弥散的超新星物质。这些物质内部的剧烈磕碰或许中心遗留的中子星的剧烈辐射会发生剧烈的冲击波,这些冲击波将超新星遗址里面的质子和电子加速到极高的速度——极点靠近光的速度。因此,超新星遗址自身就是无比巨大的加速器。

超新星1054也不破例,它在爆发几年后也初步成为超新星遗址,即上面说的蟹状星云。看似人畜无害的蟹状星云里,也有剧烈的冲击波,这些冲击波将许多质子和电子加速到极点高速、极点高能的情况,四散开来。

极点高能电子与布景光子的磕碰

极点高能的电子四散开来之后,其间一部分朝着地球的方向飞来。这些极点高能电子执政着地球运动的进程中,充满到超新星1054附近的低能布景光子们等到了机遇,它们经常被高能电子碰击成高能光子。而我们这个故事中的主角们就是这群光子中的一部分。

在某个时期,被超新星遗址加速的一批超高能电子碰击了周围的那些低能布景光子,将许多能量传递给那些低能布景光子,使得这些漂流的布景光子的能量从10000分之1电子伏左右提升到100万亿电子伏以上,最高的达到了450万亿电子伏,能量提高到原本的大约4亿亿倍左右,是可见光光子能量的百万亿倍。

图:低能光子与高能电子磕碰,获得巨大能量 | 王善钦

这个进程就如同一个身上只需1元钱的流浪者遽然被给予几亿亿元钱,可谓一夜暴富。这些原本低能的光子从此成为披坚执锐的超高能光子,朝着地球方向奔袭而来。通过大约6500年,它们总算抵达地球。

光子与地球大气的磕碰:大气簇射

地球上空有一层厚厚的大气,大气里有许多的各类气体分子。从太空中袭来的各类国际线与大气分子中的原子核磕碰,力气被大大削弱。因此使得我们免受高能国际线的损害。 

那个超高能光子也在进入大气之后与大气分子中的粒子相互作用,发生了其他高能粒子,这些高能粒子又与周围的大气分子中的粒子相互作用,发生了更多其他粒子,这个连锁反应会发生多次,因此被称为“大气簇射”,其结果是一个高能粒子激宣告许多粒子。

图:高能粒子在大气中激起簇射的示意图 | 王善钦

由这些超高能光子激宣告的许多带电粒子中的一部分进入了位于西藏的羊八井ASgamma实验的勘探器阵列。这个阵列的中心是水切伦科夫勘探器。什么是水切伦科夫勘探器?它的原理是什么?

切伦科夫辐射与水切伦科夫勘探器

1934年,切伦科夫(Pavel Cherenkov, 1904-1990)研讨放射性元素释放出的射线穿过液体的现象,发现液体宣告蓝光,通过细心分析,他承认这暗淡的蓝光并不是荧光。这个辐射后来被称为切伦科夫辐射。1937年,切伦科夫的伙伴弗兰克(Ilya Frank, 1908-1990)和塔姆(Igor  Tamm, 1895-1971)说明切伦科夫辐射的成因:带电粒子在液体中的速度逾越了光在液体中的速度,因此宣告了蓝光为主的辐射。

根据爱因斯坦的相对论,真空中,任何物质的速度都不可能逾越光速。不过,在介质中,粒子的速度可以逾越介质中的光速。比如,光在真空中的速度是每秒30万千米,在水中,光的速度是每秒22.5万千米;假设带电粒子在水中的速度逾越每秒22.5万千米,这个高速粒子就会宣告切伦科夫辐射。因为发现和说明了切伦科夫辐射,切伦科夫、弗兰克和塔姆同享了1958年的诺贝尔物理学奖。

实际上,这一现象早在1888到1889年就被英国物理学家海维塞德(Oliver Heaviside, 1850-1925)在理论上所预言;1904年,德国物理学家索末菲(Arnold Sommerfeld, 1868-1951)也预言了这个现象。但因为1905年诞生的相对论认为物质运动速度不会逾越真空中的光速,这两人的作业灵敏被忘掉,直到20世纪70年代才被人从头发掘出来。事实上,爱因斯坦的相对论只是针对真空,不针对介质。观测方面,1910年,玛丽·居里(即居里夫人,Marie Curie,1867-1934)发现高浓度的镭溶液宣告了暗淡的蓝光,但没有进一步查询这类现象。

切伦科夫辐射被发现并被说明后,很快就被用来规划勘探器。假设勘探器的介质用的是纯水,就是水切伦科夫勘探器;同理,有重水切伦科夫勘探器、冰切伦科夫勘探器,甚至还有空气切伦科夫勘探器。下图为位于美国俄勒冈州里德学院(Reed College)的水下放射性反应堆的堆芯,放射性元素衰变释放出的高能电子在水中络绎,速度逾越水中的光速,宣告幽蓝的切伦科夫光。

图:位于里德学院的供科研运用的水下核反应堆的堆芯附近的蓝色切伦科夫光 | United States Nuclear Regulatory Commission

西藏羊八井ASgamma实验的勘探器的勘探

位于西藏海拔4300米处的羊八井的勘探器由多个装满高度纯净水的切伦科夫勘探器组成,每个勘探器里放着一种被称为“光电倍增管”的仪器。这个项目是中日合作项目,选择日本作为合作方,是因为日本在水切伦科夫勘探器方面的技术国际领先,出名的神冈勘探器与其晋级版——超级神冈勘探器都是水切伦科夫勘探器,在中微子科学领域做出了多项重要贡献,于2002年与2015年两次获得了诺贝尔物理学奖。

羊八井项目分别由我国科学院高能物理研讨所和日本东京大学国际线研讨所担任中日两头的事务,于1990年结束第一期,此后多次晋级。2014年,制作成位于地下的水切伦科夫勘探器。这个新制作的地下勘探器使羊八井实验组成为勘探超高能国际线方面最活络的小组。

那些漂流的超高能光子激宣告的许多高速、高能带电粒子穿过羊八井实验组安排在地下的水切伦科夫勘探器后,发生切伦科夫光,这些光打到光电倍增管,后者将信号扩展,传输到终端,勘探结束。

至此,这群漂流的光子及其能量的“继承者”们的奇幻旅程总算结束。

在勘探到信号之后,中日科学家通过精确的核算与分析,反推出这些发生辐射的粒子的源头是一批超高能光子,其间24个能量逾越100万亿电子伏,逾越此前的勘探记载;其间,能量最高的达到了450万亿电子伏,是此前被勘探到的最高能光子的能量的6倍。

LHAASO:更强的勘探器

2018年6月,我国初步制作位于四川海拔4410米的稻城、占地1.36平方千米的“大面积高海拔国际线观测站”(LHAASO),估量耗资12亿元,现在现已建成一部分。LHAASO由多个广角空气切伦科夫勘探器、上千个地下的水切伦科夫勘探器、占地近8万平方米的地上的水切伦科夫勘探器和几千个闪烁液勘探器构成,可以用来勘探三个能量范围内的伽马射线和“国际线”。这个项目的活络度比羊八井勘探器的活络度高至少几十倍,将对超高能带电粒子和超高能光子的研讨发生更深远影响。

在不远的将来,我们将会看到更多更高能的光子漂流到我们地球。

在前往火星的旅途中,宇航员或许会遭到比地球居民高700倍的国际辐射,这使得火星之旅成为了“不行能的使命”在前往火星的旅途中,宇航员或许会遭到比地球居民高700倍的国际辐射,这使得火星之旅成为了“不行能的使命”

北京时刻7月8日音讯,据国外媒体报导,在前往火星的旅途中,宇航员或许会遭到比地球居民高700倍的国际辐射,这使得火星之旅成为了“不行能的使命”。

欧洲空间局(ESA)现已组建了一个跨学科的研讨小组,期望进一步了解太空辐射对人体健康的影响。在人类深化探究太阳系的过程中,怎么更好地维护宇航员,是国际各大航天组织要点研讨的课题之一。欧洲空间局的研讨人员正在为前往月球及更远太空的宇航员拟定危险攻略,他们还在试验室里测验生物样品、电子产品和抵挡人工国际射线的屏蔽资料。

据估计,宇航员在进行了6个月的火星使命之后,其遭到的国际辐射将至少到达总辐射剂量约束的60%。这一发现是依据欧洲空间局和俄罗斯联邦航天局协作进行的“火星微量气体使命卫星”的数据得出的。欧洲空间局召集了一个学术论坛,与会者都是致力于维护未来宇航员——将履行登月使命并前往太阳系悠远区域——健康的研讨人员,这些专家涵盖了生物学、医学、物理学和空间科学等多个学科,自2015年以来一向为欧洲航天局供给咨询。

即便在国际空间站上,宇航员因作业而遭到的辐射剂量也是航空公司飞行员或放射科护理的200倍即便在国际空间站上,宇航员因作业而遭到的辐射剂量也是航空公司飞行员或放射科护理的200倍

辐射物理学家表明,太空中一天的辐射量相当于地球上一年的辐射量,前往火星的使命需求几个月的时刻才干完结,依照现在的状况,在辐射的影响下,人类还无法前往火星,由于“不行能到达可接受的剂量约束。”

真实的问题是盘绕这些危险的巨大不确认性。咱们对太空辐射的了解有限,也不清楚其长时间影响。

地球大气层和磁场维护咱们免受国际射线的炮击。这些能量粒子以挨近光速的速度运动,可以穿透人体。不行猜测的太阳质子事情也能在短时刻内运送高剂量的辐射,对宇航员和航天器构成严峻损害。火星自身没有固定磁场,那里的大气也相对淡薄,无法为宇航员供给维护。

科学家以为,在长时间的太空使命中,国际射线炮击会添加宇航员患癌症的危险,对大脑、中枢神经系统和心脏构成危害,从而导致各种退行性疾病。此外,有报导显现,宇航员中早发性白内障的份额更高,而美国国家航空航天局(NASA)最近的双胞胎研讨结果显现,辐射露出可导致DNA损害和相应的基因表达改变,由此带来的健康危险还或许传递给子孙。

即便在国际空间站上,宇航员因作业而遭到的辐射剂量也是航空公司飞行员或放射科护理的200倍。因而,NASA一向在监测部分的太空气候信息。假如探测到国际辐射迸发,坐落美国德克萨斯州休斯顿的使命控制中心就会指示宇航员间断太空行走,转移到轨迹试验室中防护更高的区域,乃至调整空间站的高度,以尽量削减国际辐射对健康的影响。

怎么维护宇航员免受辐射损害的课题涵盖了生物学、医学、物理学和空间科学等多个学科

在曩昔7年里,欧洲空间局一向在运用分布在国际空间站周围的被迫辐射探测器制作轨迹试验室的辐射场。最近,欧洲空间局宇航员安在各自前往国际空间站履行使命时,都佩戴了一个移动辐射剂量计,以实时读取他们在太空中的辐射露出状况。

该研讨团队还将运用辐射探测器来确认宇航员在登月使命中遭到的皮肤和内脏辐射剂量。探测器将被放置在一个被称为“幻影”(phantom)的人体模型中,而这个人体模型将装载于NASA的猎户座飞船(Orion)上。依据NASA的方案,猎户座飞船未来将履行飞往月球的使命,随后凭借推力更大的运载火箭完成火星登陆,并飞往更悠远的太空。

欧洲空间局研讨团队提出的一个首要主张是,应该为前往国际空间站以外太空的宇航员树立危险模型,在其中大致给出辐射剂量限值的主张,该模型应该“在所有航天组织的同意下,为前往月球和火星的宇航员供给或许导致癌症和非癌症健康问题的危险信息”。

欧洲空间局还与欧洲的粒子加速器组织协作,在试验室中制造出国际辐射欧洲空间局还与欧洲的粒子加速器组织协作,在试验室中制造出国际辐射

此外,欧洲空间局还与欧洲的粒子加速器组织协作,在试验室中制造出国际辐射。经过用这种人工发生的辐射炮击生物细胞样本和不同类型的资料,研讨人员期望更深化了解国际辐射的影响,并开发抵挡国际辐射的最佳办法,这项研讨正在获得效果,内行星际使命中,锂是一种很有远景的辐射屏蔽资料。

坚持未来宇航员安全和健康的多学科作业仍在持续,空间辐射研讨跨过了整个生命科学和物理科学范畴,在地球上也有着重要的使用远景,欧洲空间局将持续高度优先支撑这一范畴的研讨。

地球磁场怎么维护咱们?

地球磁场是盘绕地球的一层电荷(蓝色),可以使从太阳宣布的带电粒子——即太阳风——偏转,就像一个护盾相同维护着地球生命 

地球磁场是盘绕地球的一层电荷,可以使从太阳宣布的带电粒子——即太阳风——偏转,就像一个护盾相同维护着地球生命。假如没有这个维护层,太阳粒子很或许会损坏臭氧层,而臭氧层是咱们抵挡有害紫外线辐射的仅有防地。

科学家以为地核是发生磁场的原因。当地球液态外核的熔融铁逸出时,就会发生对流运动,由此发生电流,从而构成磁场。这一假说被称为地核发电机理论。

 

NASA

 

来历:科技日报

11月26日,“观察”号火星勘探器成功在火星埃律西昂平原着陆,初步了对火星内部结构和现象的勘探。“观察”号着陆的埃律西昂平原是一片火星赤道附近的巨大的火山平原,距离“猎奇”号火星车着陆的盖尔碰击坑仅约600公里。

而就在数天前,美国国家航空航天局(NASA)还发布了下一代火星车“火星2020”号的计划着陆地址。杰泽罗碰击坑从三个备选着陆点中崭露头角,成为了“火星2020”号火星车的目的地。

虽然火星的个头相对地球要小,但在其约一亿四千万平方公里的表面上为价值连城的火星勘探器选定一个合适的着陆点仍然不是一件简略的事,需求工程师与科学家相互配合一同完结。

工程捆绑是首要考虑

和地球相同,火星表面有各种地势地貌,既有一望无际的平原,又有深达6000米的峡谷和落差达27000米的太阳系第一高山。关于地球上的轿车驾驶员来说,在平坦的地面上泊车明显要比把车停在斜坡上更为简略,由于既不用担忧轿车溜坡,也不用在起步时实施相对凌乱的坡起流程。关于火星车来说,在相对平坦的地势上着陆同样是风险更小、成功率更高的选择。火星的地势存在明显的南北差异。南半球广泛着凹凸高低的山脉与峡谷,及大大小小的陨石坑,北半球的地势则相对比较平坦。因此,除了具有特别勘探任务的勘探器外,绝大多数的火星着陆勘探器都降落在北半球及赤道附近。 

勘探器在着陆时,一般都需求通过与大气相互作用来减速,在着陆的终究阶段才运用自身发动机供应的动力完结软着陆。火星的大气相对淡漠,假设着陆点的地舆高程(与地球上的海拔概念类似)过高,那么勘探器还没有被大气充分减速时就现已与火星表面接触。因此,一般都要选择高程较低的区域作为着陆点。 

长时间在火星作业的勘探器要凭仗太阳能电池来发作电力。一同,用来导航和检测阻碍的光活络器也需求较好的光照条件。火星的高纬区域无法获得满足的光照,因此火星勘探器大都会选择在纬度小于30度的区域着陆。低纬度区域出色的光照条件也带来了比较温文的昼夜温差,不会像高纬度区域那样出现极点的昼夜温差和夜间低温,然后使勘探器更简略坚持自身的热平衡。 

假设勘探器不小心降落在一片布满岩石的区域,将会给勘探器的作业带来很大的费事。岩石会损坏勘探器的着陆缓冲安排,阻挠减速发动机的正常作业。一同,关于火星车来说,广泛的岩石还会对它们的移动带来阻挠。因此,一般要选择岩石较为稀少的当地作为着陆点。 

除了在火星上着陆的勘探器外,还有MRO、MAVEN等勘探器以环绕火星翱翔的办法为我们带来火星的全球信息。运用这些轨道器的勘探数据,科学家和工程师们能够对火星各个区域是否符合以上硬性捆绑做出判别,给出或许的着陆点选项。 

科学政策帮忙甄选地址 

近期火星勘探的科学政策以寻找火星上现在或早年存在生命的根据为主。通过以往的研讨,科学家们现已认识到,假设火星上的某片区域早年是海底、湖盆、河床或许河流冲积构成的三角洲,那么这一区域很或许早年存在能够孕育生命的环境。环绕火星翱翔的勘探器除了能够发回最直观的火星表面相片外,还能运用搭载的多波段光谱仪和测高仪等仪器,带来火星全球的表面地势地貌、岩石成分等更丰盛的信息。科学家们能够根据每艘着陆勘探器的具体科学政策,运用火星的全球数据选取一些潜在可用的着陆点。之后,通过不断的加密勘探和比较谈论,缩小着陆点候选规划,并承认实践运用的着陆点。 

以“猎奇”号火星车为例,这艘火星车初步计划于2009年发射,为其选取着陆点的作业在2006年就初步了。NASA向“火星勘探项目分析组”的成员发出了收集着陆点的告知,各个研讨安排的科学家们初步进行选点作业。很快,科学家们提交了33个可选的着陆点计划。NASA据此调整了环绕火星勘探器的勘探计划,以进一步获得这33个可选着陆点更翔实的遥感观测信息。 

一年后,科学家们再次举办研讨会,运用现已获得的数据对着陆点进行了遴选。遴选首要查询四个方面的要素:获取地质学特征的才干、合适生命存在的根据、生物特征的存在以及点评该地址孕育生命潜力的才干。在通过3天的谈论后,着陆点的候选者被降低到6个。 

幽默的是,“猎奇”号实践运用的盖尔碰击坑着陆点,在此轮PK中就现已出局了。可是,2008年,MRO勘探器上搭载的CRISM光谱仪带来了新的岩石成分勘探数据。这些数据的分析标明,盖尔碰击坑中存在许多只能在富含水的环境中构成的矿产,意味着这儿早年存在着湖泊。此外,该处的地貌特征也标明此处早年一再地被洪水冲刷过。 

这些新情况引起了科学家们的极大喜好,并将盖尔碰击坑从头列为备选登陆点。此时,“猎奇”号任务由于其他原因被推迟到了2011年,科学家们获得了更长的时间来对着陆点进行更为充分的点评。 

2010年,在举办了终究一次研讨会后,科学家们仍然没有对着陆点的选取到达一同。因此,包括盖尔碰击坑在内的四个候选点的优势、下风和科学家的建议被总结在一份仅有4页的文件中提交给NASA总部,由NASA官员做出终究的抉择。从成功着陆至今,“猎奇”号现已带来了许多的新科学发现,本年6月还发现了有机物分子存在的根据,然后说明选取盖尔碰击坑作为着陆点是恰当成功的。 

载人登陆有更多要求 

现在,对载人登陆火星的着陆点研讨也在进行傍边。和勘探器相同,载人任务也需求在一片较为平坦的地势上完结软着陆。其地舆高程较低、地势平坦无许多岩石等要求与无人勘探的着陆点要求一同。此外,载人登陆火星还要考虑更多要素。 

由于从地球前往火星的运载本钱巨大,因此在其时的技术条件下宇航员们很难带着许多的水前往火星,他们日常生计所需求的水必须在火星上量体裁衣。一同,水还能够供宇航员们在火星上进行农作物出产,通过电离发作供他们呼吸的氧和能够作为飞船燃料的氢。 

在火星上,能够许多发作水的途径有两个。一个是通过分解水合矿产质,另一个则是开凿火星上的冰层。从直觉上看,开凿冰层似乎是一个更加简略且直接的选项。可是,火星上的冰层一般存在于严寒的极区,这儿的低温将给宇航员的生计和登陆飞船的正常运作带来更大的应战。极点的低温也意味着开凿冰层需求耗费较多的能量。此外,宇航员从火星极区起飞回来地球时,无法像在赤道那样得到火星自转的“助力”。因此,在低纬度区域寻找富含水合矿产质的区域着陆现在被认为是更加合理的选择。 

细菌或许生活在火星外表的盐水中,白日枯燥脱水,但当火星夜晚降临,盐分从周围吸收了水分之后,细菌就能复生细菌或许生活在火星外表的盐水中,白日枯燥脱水,但当火星夜晚降临,盐分从周围吸收了水分之后,细菌就能复生

北京时刻7月3日音讯,细菌或许能在火星外表的盐水中存活,它们在白日枯燥脱水,但当火星夜晚降临,盐分从周围吸收了水分之后,细菌就能复生。

美国研讨人员初次证明,地球上的两种耐盐细菌可以在枯燥脱水后仅靠湿气从头补水,持续存活。这些发现不只暗示着在火星上发现生命的或许性,并且标明在人类登陆火星的进程,存在着将地球细菌带到火星构成污染的危险。

美国威奇塔州立大学、美国国家航空航天局(NASA)喷气推动实验室和科罗拉多州太空科学研讨所的研讨人员在盐水(50%的水和50%的硫酸镁)中培育了两种耐盐细菌,盐单胞菌(Halomonas)和海球菌(Marinococcus),两种菌株都是从华盛顿州的热湖和俄克拉荷马州的大盐平原(Great Salt Plains)取得的。

研讨小组将培育出的细菌放入一个没有空气的真空容器中,用吸水性化学物质浸泡两小时,然后用水或盐溶液将枯燥的水滴密封在梅森瓶中。

研讨人员发现,在一天之内,枯燥的细菌培育液中的盐现已从罐子里的湿气中吸收了满足的水分,构成了饱满的咸水状液体。

研讨人员发现,虽然一些细菌在枯燥和再湿润进程中逝世,但一般有超越50%的细菌存活下来,并成长到较高的培育密度,

威奇托州立大学的生物学家马克·施耐格特(Mark Schneegurt)说:“咱们的研讨初次证明,微生物在枯燥之后,只需要湿润的环境中从头湿润,就能存活和成长。

相似的进程或许每天都在火星外表发作,虽然火星外表非常枯燥,但在夜间湿度高达80%至 100%,然后跟着白日气温的上升而下降。“很有或许,火星外表的盐有时可以吸收满足的水,构成可以支撑微生物成长的盐水,”施耐格特教授说,“现在的研讨或许还有助于从头界说宜居带的构成,将寻觅生命的规划扩大到其他冰冻的星球。”

这项研讨还提醒,火星和其他冰封星球很有或许受到过“污染”。经过某些偶然事情,地球微生物来到了这些星球上,并存活下来构成微生物群(假如存在的话)。

这些发现不只暗示着在火星上发现生命的或许性,并且标明在人类登陆火星的进程,存在着将地球细菌带到火星构成污染的危险这些发现不只暗示着在火星上发现生命的或许性,并且标明在人类登陆火星的进程,存在着将地球细菌带到火星构成污染的危险

研讨人员在2019年6月20日至24日于旧金山举办的美国微生物学会年会上宣布了这项研讨的悉数成果。

科学家有哪些火星上存在生命的依据?

几十年来,对其他星球生命的探究一向吸引着人类,但科学家标明,实际或许不像好莱坞大片那么戏剧性。假如火星上存在生命,那它们很或许以细菌化石的方式呈现,科学家就此提出了一种寻觅火星生命的新方法。

以下是迄今为止最有期望找到火星生命的痕迹。

在寻觅火星生命时,科学家共同以为水是要害。虽然这颗赤色行星现在遍及岩石,养分瘠薄,水分被锁在极地冰盖中,但曩昔或许有水存在。2000年,科学家初次发现火星上存在水的依据。NASA的火星全球探勘者号(Mars Global Surveyor)发现了或许是流水构成的沟壑。现在,关于这些重复呈现的季节性斜坡纹线是否或许是由水流构成的争辩还在持续。

陨石

据报道,地球从前被34块火星陨石击中,其间3块被以为有或许带着火星上曩昔生命存在的依据。1996年,科学家在南极洲发现了一颗名为ALH 84001的陨石,它含有细菌样的化石结构。但是到了2012年,科学家得出结论,这种有机物质是由火山活动构成的,没有生命的参加。

生命痕迹

火星的第一次近距离特写是1964年的水手4号使命拍照的。这些开始的图画显现,火星地貌或许构成于气候愈加湿润的时分,其时火星或许是生命的家乡。1975年,海盗一号勘探器发射升空,虽然没有取得实质性成果,但它为其他着陆器铺平了路途。

现在,许多火星周游车、轨迹器和着陆器现已发现了火星地壳下有水存在,乃至偶然会有降水的依据。本年早些时分,NASA的“猎奇号”勘探车在火星一个陈旧的湖床上发现了潜在的生命根底物质。

盖尔陨石坑内35亿年前的基岩中保存的有机分子标明,其时的环境或许有利于生命的存在。据估测,其时的盖尔陨石坑或许具有一个相当于佛罗里达州奥基乔比湖巨细的浅湖。未来的火星使命方案将那里的样本带回地球,进行更完全的查验。

甲烷

2018年,“猎奇号”证明了火星大气中存在甲烷季节性急剧添加的现象。科学家标明,甲烷的观测成果为今日火星存在生命供给了“最令人信服的”依据之一。猎奇号的甲烷丈量时刻超越4年半(地球年),覆盖了火星3年的部分时刻。成果显现,火星北半球在夏末、南半球在冬末会呈现季节性顶峰。这些季节性顶峰的规划远远超出了科学家的预期。

本月的8号,美国宇航局的小行星探测器已经发射了。预计于2023年返回。就在本月15号,美国参议院要求美国宇航局对小行星重定向项目进行评估。感觉到了美国官僚气息。有点像是外行人指导内行人的味道。

NASA评估小行星任务替代方案与深空栖息地

因为成本因素,国会认为小行星重定向项目所涉及的技术和科学目标可能无法完全实现

2016年美国宇航局的过渡授权法案由参议院商务委员会航天小组委员会发起,旨在解决一些政策上的问题。9月15日,授权法案要求美国宇航局评估小行星重定向项目,并且制定一个替代方案。

美国宇航局的小行星重定向项目将对近地小行星进行研究,并且将其放置在月球轨道上。但国会认为小行星重定向项目所涉及的技术和科学目标可能无法完全,因为成本受到了控制。

对于美国宇航局而言,需要在预算范围之内评估小行星重定向项目能否完全,并且评估商业利益和成本。该法案还涉及到国际空间站的规划问题,按计划空间站将在2020年之后结束任务,但空间站到目前为止状态良好,该法案还要求美国宇航局评估空间站是否可运行到2028年。

美国宇航局计划放弃空间站任务,转交给私人公司运营,同时提出了超越地球轨道的计划,由太空发射系统和猎户座飞船提供支持。美国宇航局计划发展深空栖息地,通俗而言,就是超越近地轨道,在地球磁场保护圈之外建造空间站。

由此看出,美国宇航局并非连空间站都玩不起,而是有点不屑于350公里高的近地轨道,对NASA而言,这个高度有点低,缺乏挑战性。部署深空栖息地,将脱离地球磁场保护,只要这样,人类才能进入行星际文明阶段。

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