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即將失聯(lián)1個月,天問一號要遭遇什么?科學家:這是沒辦法的事

 姿勢分子_ 2021-07-22

北京時間2021年5月15日7時18分,我國的天問一號火星探測任務(wù)成功實施了軟著陸,成為了世界上第二個通過火星車探索火星的國家。

著陸以來,祝融號火星車在火星表面行駛了超過500米的距離,拍攝了大量的照片,并且傳回了許多寶貴的數(shù)據(jù),供我國科學家研究。不過,據(jù)火星探測器總設(shè)計師孫澤洲介紹,再過一個月,大概在9月份的時候,我們將會和天問一號失聯(lián)。

(圖片說明:祝融號火星車和著陸平臺的合影)

現(xiàn)在看來一切都好好的,祝融號火星車的運行非常順利,為何它會失聯(lián)呢?

原來,在一個月后,地球、太陽和火星將運行到一個非常特殊的相對位置,那就是地球和火星恰好分列在太陽的兩側(cè)。在這種情況下,由于太陽的遮擋,我們無法對天問一號進行控制。

這樣的遮擋,不僅僅是太陽本身的作用,還在于強大的電磁輻射。我們知道,太陽是一個巨大的電磁波源,平時距離比較遠不會有太大影響,但是當它恰好處于地球和火星之間時,就會在很大程度上干擾信號的傳播,給地面人員控制天問一號帶來巨大的阻礙。

(圖片說明:日凌干擾)

這種現(xiàn)象,叫做日凌干擾。通常來說,日凌干擾指的是春分、秋分前后,由于太陽直射赤道,對于一些通信衛(wèi)星會造成干擾的現(xiàn)象。隨著人類的探測器來到其他星球,這個概念也被擴展了。對于目前的人類來說,還沒有什么好的辦法來克服這個問題。

你可能會想:我們?yōu)槭裁床话l(fā)射中繼衛(wèi)星到其他星球上去呢?想法是好的,但發(fā)射到哪里呢?目前被人類探測器光顧過的太陽系天體屈指可數(shù),考慮到目前人類的太陽系行星探測能力和發(fā)射成本,這1個月的失聯(lián)期看起來也沒那么長了。另外,如果我們向其他星球發(fā)射衛(wèi)星,還不如直接對這顆星球進行探測,何必只為了對天問一號這一個月的控制呢?

(圖片說明:火星)

而且,這段時期并不是徹徹底底地對時間的浪費,天問一號還會發(fā)揮自主性,這也是對我國航天探測能力的一次檢驗。

不過話說回來,根據(jù)最初的計劃,祝融號火星車的設(shè)計壽命大約是90個火星日,也就是差不多91個地球日。算下來,也就是3個月的時間,到8月中旬就已經(jīng)達到目標了。目前來看,祝融號一切良好,還是很有希望延長壽命的。即便是在9月份暫停,其工作量也已經(jīng)超出最初的預期了。更何況,在日凌干擾結(jié)束后,我們還能夠繼續(xù)通過祝融號進行火星探測。

那么,除了日凌干擾之外,是否還有其他因素可能影響天問一號的任務(wù)呢?

(圖片說明:祝融號火星車拍攝的火星表面環(huán)境)

有,那就是火星表面的沙塵暴。

火星的沙塵暴可以說是臭名昭著了,早在20世紀70年代,美國的海盜號著陸器就發(fā)現(xiàn)了這個現(xiàn)象。到了20世紀末,更多的探測數(shù)據(jù)告訴我們:這種沙塵暴在火星上并非偶然現(xiàn)象,而是經(jīng)常發(fā)生,在一個火星年中有差不多1/4的時間都在肆虐,并且遠比地球上的同類要更加恐怖。

在肆虐的時候,其速度可以達到每秒180多米。要知道,地球上風速只要達到每秒56.1米,就是最強的17級風了。

(圖片說明:火星沙塵暴藝術(shù)圖)

關(guān)于火星沙塵暴的起因,科學家們認為與太陽的照射有密不可分的關(guān)系。一般來說,這種沙塵暴起始于火星近日點附近,這個時候火星的南半球恰好處于夏季。這個時候的升溫效果尤其明顯,二氧化碳和水汽的升華和凝結(jié)在兩極冠間遷移,驅(qū)動大氣形成環(huán)流。在這個過程中,沙塵被卷到空中,就開始肆虐了。

火星的沙塵暴不僅劇烈,而且持續(xù)時間長,覆蓋范圍廣,確實是非??植?。比如著名的火星全球性大塵暴(Martian Global Dust Storms ,GDS),一旦上演甚至可以持續(xù)整整半年的時間,席卷整個火星!

(圖片說明:火星勘測軌道飛行器于2018年6月6日拍攝到的的全球性塵暴,藍色點為機遇號火星車)

火星車在火星沙塵暴中受到摧毀的案例,就活生生地擺在眼前。2018年,在火星上工作了超過14年的機遇號火星車,最終與地球永遠失去了聯(lián)系,不得不退役。導致它失聯(lián)的重要原因,就是火星全球性大塵暴。

在太空中望去,火星呈現(xiàn)出橙紅色,這是因為其表面覆蓋了大量的氧化鐵。當恐怖的沙塵暴開始肆虐時,整個星球幾乎都籠罩在遮天蔽日的紅色塵沙之中,看著就讓人感到恐懼。

從2014年它的自拍中我們就可以看到,其太陽能電池板上已經(jīng)覆蓋了厚厚的火星沙塵,這就是沙塵暴帶來的后果。雖然沒有直接在沙塵暴中被摧毀,但這些沙塵落在太陽能電池板上,嚴重影響了其發(fā)電效率,最終導致其退役。

在這方面,我國的祝融號火星車可以說是吸取了經(jīng)驗,在太陽能電池板的設(shè)計方面下了很大的功夫。據(jù)介紹,祝融號的太陽翼上涂有一個“超疏基”不粘涂層,即使真的有沙塵來襲,落在了太陽翼上,只要將太陽翼立起或者抖動一下,就可以輕松地將沙塵甩掉。

話說回來,機遇號火星車還給了我們一個“啟示”——這輛火星車的最初設(shè)計壽命,其實也只有90天,不過最終卻出人意料地工作了超過14年的時間。雖說我國在第一次火星探測任務(wù)中沒有好高騖遠,也將祝融號的壽命設(shè)計為90個火星日,但我們有充分的理由相信,它可以工作得更久。

(圖片說明:祝融號拍攝的火星巖石)

雖然這的確是我們第一次火星探測,但看得出來,我國科學家已經(jīng)考慮到了事情的方方面面,對各種情況也都有了未雨綢繆。相信祝融號火星車會走得更遠,給我們帶來更多驚喜!

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