火星探測器上的「氣象學家」

2020-12-05 中國氣象局

在接下來一個月左右的火星發射窗口期裡,美國、中國和阿拉伯聯合大公國(阿聯)這三個國家將分別派遣「使節」前往紅色星球,希望在那裡展開新的探索。

「巧合」的是,在這三個使節團中,都有一位職責相近的團員——氣象探測器。是巧合還是有「神秘任務」在身?我們一一抽絲剝繭——

探測器: 「希望號」

工作地點: 火星軌道

氣象任務: 製作出火星的第一張全球氣象圖

阿聯將軌道器命名為「希望」,寓意夢想成真。該軌道器將從7月15日開始的為期三周的窗口期內從日本種子島航天中心發射升空。

如果成功,阿聯航空火星任務(EMM)不僅標誌著阿拉伯國家第一個行星際冒險的成功,而且還將製作出火星的第一張全球氣象圖。火星巨大的橢圓形軌道將使該軌道器能夠在白天和夜晚觀察火星大氣,每55小時就能幾乎覆蓋整個星球。

該項目的科學負責人兼該國高級科學部長莎拉·阿米裡(Sarah Al Amiri)表示,該探測器的可見光照相機和紅外光譜儀將研究低層大氣中的火星雲和沙塵暴。它的紫外線光譜儀將監測高層大氣中的氣體。

在執行為期兩年的任務期間,「希望號」將跟蹤每日的天氣變化和季節變化。它不僅有助於為未來的人類飛行任務做準備,還將揭示大氣條件如何導致氫和氧逃逸進入太空。這可以幫助科學家了解火星的氣候以及它如何失去曾經厚厚的大氣層。

探測器: 「毅力號」

工作地點: 火星表面

氣象任務: 與「好奇號」組成一個小型觀測網絡

「毅力號」計劃於7月30日至8月15日從美國佛羅裡達州的卡納維拉爾角空軍基地發射,並於2021年2月18日登陸火星。

「毅力號」將通過一套科學的工具來探測火星表面和大氣層。其中氣象傳感器可測量溫度、風速、風向、壓力、相對溼度以及沙塵顆粒的數量和大小。

火星嚴苛的環境條件要求最可靠的傳感器技術,不需要維護或修理即可提供準確可靠的數據。芬蘭氣象研究所(FMI)研究人員介紹,他們為此次探測任務定製了新一代機載溼度傳感器,在火星的低壓條件下也具有出色的性能。

「火星以及地球的另一個姊妹星球金星,由於與地球相似,因此是大氣研究的一個特別重要的領域。FMI行星研究與空間技術小組負責人瑪利亞·根澤(Maria Genzer)說, 「對火星的研究有助於我們更好地理解地球大氣的行為。」

這次火星發射任務裡,也包括對此前於2012年8月登陸火星的「好奇號」探測器的觀測設備補充。在火星上工作時,「好奇號」和「毅力號」將組成一個小型觀測網絡。據介紹,該網絡只是第一步,可以預見的是,未來火星上將建立廣泛的觀測網絡。

探測器: 「天問一號」

工作地點: 火星表面

氣象任務: 收集有關溫度、氣壓、風速和風向的大氣數據

2020年4月24日,中國國家航天局宣布,將中國行星探測任務命名為「天問」,將中國首次火星探測任務命名為「天問一號」。

中國科學院紫金山天文臺研究員季江徽介紹,「火星表層深處可能存在很多穩定的液態水,研究火星地質、表面成分的長期演變過程,巖石和空氣大氣、水的相互作用等,將有助於我們理解火星生命可能存在和消失的原因,為預測地球的未來提供啟示。」

「天問一號」探測器由環繞器和著陸巡視器組成,總質量約5噸。在環繞器中,配置了7臺科學載荷,具體包括中解析度相機、高解析度相機、次表層探測雷達、火星礦物光譜探測儀、火星磁強計、火星離子與中性粒子分析儀、火星能量粒子分析儀,而著陸巡視器則是由進入艙和火星車組成。按照計劃,進入艙將完成火星進入、下降、著陸任務,火星車則會在著陸區開展巡視探測。在火星車上,將配置多光譜相機、次表層探測雷達、火星表面成分探測儀、火星表面磁場探測儀、火星氣象測量儀、地形相機共6臺科學載荷。在與氣象有關的研究項目中,將收集有關溫度、氣壓、風速和風向的大氣數據,並研究火星的磁場和重力場。

(綜合《自然》、wired、新華網報導)

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