日本「希望」登陸火星的衛星，真的只是刷存在感嗎？

2020-07-28 老粥科普

2020年7月，地球迎來了難得的火星發射窗口，阿聯、中國和美國先後向火星發射探測器，其實日本也並不算缺席，因為阿聯的「希望號」火星探測器就是在種子島太空中心由日本H-2A火箭搭載升空的。

日本「希望」登陸火星的衛星，真的只是刷存在感嗎？

阿聯的「希望」由日本火箭送上了太空

日本曾經破滅的「希望」

有意思的是，阿聯並不是首個將「希望號」用作火星探測器命名的國家，第一個用這名字的恰恰是日本人。

早在1998年7月，日本就成為繼前蘇聯和美國之後第三個向火星發射軌道探測器的國家，它向火星發射的探測器被命名為「Nozomi（希望）」。由於火箭推力不足，日本科學家計劃利用月球和地球的引力反覆加速，從而將探測器「彈」向火星。因推進器閥門故障損失燃料，太空飛行器在太空兜兜轉轉了5年半後，最終還是沒能到達火星，「希望」破滅。

日本「希望」登陸火星的衛星，真的只是刷存在感嗎？

1998年，日本「希望號」發射

日本幹了件大事

儘管經歷失敗，但日本人從來不會認輸，他們總在你意想不到的地方幹出你意想不到的大事。這不，在2019年2月，日本的「隼鳥2號」探測器成功地在小行星「龍宮」表面投放機器人，並且在著陸取樣之後離開小行星。如果一切順利，預計探測器將攜帶小行星表面的樣本於2020年底回到地球。

日本「隼鳥2號」小行星探測器創下了人類航天歷史的多項第一，也一舉奠定了日本航天強國的地位，即便是財大氣粗的美國NASA至今為止也只是計劃登陸小行星，日本人卻已經完成了採樣返回。這是一項了不起的航天成就。

日本「希望」登陸火星的衛星，真的只是刷存在感嗎？

小行星「龍宮」的直徑僅約1公裡

2020年初，日本航天機構宣布，他們將在2024年向火衛一發射著陸器，對火衛一表面物質進行採樣並返回地球。新的火星探測器依然命名為「希望號」。

火衛一原來也是小行星

火星有兩顆衛星，距離近的一顆叫「火衛一（Phobos）」，稍遠的一顆叫「火衛二（Deimos）」。在希臘神話中，Phobos與Deimos是雙胞胎兄弟，神話故事中「恐怖的化身」。

一般認為，地球的衛星月球來自於地球，它是由一顆巨大行星撞擊地球所產生的碎片聚集而成。與月球不同，科學家們傾向於火星的衛星屬於「外來客」，它們是很久以前火星捕獲到的兩顆小行星。這兩顆小行星由於受到木星引力的擾動，誤打誤撞進入了火星的引力阱，從而成為了火星的衛星。

如果科學家們的猜想是對的，那麼研究火衛一便變得有趣起來：要麼它上面的化學成分與火星確實存在差異；要是採樣研究的結果表明火衛一與火星地表沒什麼區別，就能證明科學家們之前猜錯了。

日本「希望」登陸火星的衛星，真的只是刷存在感嗎？

火衛一Phobos與火衛二Deimos

火衛一是一個由薄殼包裹起來的碎石堆，它的表面密布著撞擊坑，還有許多長長的溝壑。關於這些溝壑的成因，科學界尚存爭議，有說那是隕石在表面滾動的壓痕，也有稱這些溝溝坎坎其實是火星潮汐力在火衛一表面造成的「妊辰紋」。具體是如何造成的，恐怕只有實地看過才能知道。

日本「希望」登陸火星的衛星，真的只是刷存在感嗎？

火衛一上巨大的撞擊坑和詭異的花紋

登陸火衛一難嗎？

都知道登陸火星的難度非常大，迄今為止人類總共向火星發射了幾十個探測器，但成功在火星表面著陸的寥寥可數。包括日本「希望號」在內的許多探測器不是擦身而過，就是一頭撞在這顆紅色星球的表面變成一堆昂貴的高科技垃圾。

那麼，登陸火衛一的難度如何？只有更難！

火衛一很小，它的平均半徑11千米；火衛二的平均半徑才6.2千米，比火衛一小得多。由於距離火星表面僅6000公裡，火衛一的軌道速度達到2.138公裡/秒，它每7小時39分鐘就繞火星轉一圈，這大大增加了探測器軌道交匯的難度。

火衛一的質量約為1.0659×10¹⁶千克，它的引力很小，太空飛行器不容易被捕獲。因此需要極精準的軌道計算以及精確的軌道控制，否則很可能功虧一簣。

日本「希望」登陸火星的衛星，真的只是刷存在感嗎？

從等比例圖上看，火衛一距離火星很近

離開火衛一很容易

事物總是顯示出兩面性，登陸火衛一相當難，但要想離開它卻很容易。正因為火衛一自身的質量小，它的表面重力也相當低。

火衛一表面重力加速度僅0.0057m/s²，這意味著什麼呢？打個比方，一個太空人在地球上稱重是136斤，他飛到火衛一上再稱，只有1兩2錢！如此低的重力帶來的好處是：它的逃逸速度僅11.39m/s，你只需奮力一躍就能飛上太空。相比之下要想從火星表面升空返回就難多了，你需要達到5.027km/s，是火衛一的441倍。

日本的「隼鳥2號」之所以能從小行星「龍宮」上採樣返回，正是因為「龍宮」質量小逃逸速度低，太空飛行器很容易逃離小行星的引力場，不需要大推力的火箭，也無需耗費太多燃料。憑藉「隼鳥2號」龍宮探險的經驗，日本人再次挑戰火衛一自然是信心倍增。

日本「希望」登陸火星的衛星，真的只是刷存在感嗎？

日本對未來「希望」探索火衛一的想像

日本只是「希望」刷存在？

如果你了解了日本人的火星夢，就不會得出這樣的結論。

早在1998年，日本就向火星發射了「希望號」探測器，儘管經過幾年的兜兜轉轉最終與火星擦肩而過，但20年之後他們成功地登陸了「龍宮」，從而證明了日本航天是具有超遠程「打靶」的科技實力。

日本之所以重新點燃「希望」之火，一方面他們認為自己已經具備超遠程精確軌道控制的能力，同時也因為火衛一與「龍宮」有許多相似之處：它的體積小、質量輕、逃逸速度低、採樣返回成功率高。

在科學研究方面，由於現有航天大國都將目標指向火星，火衛一至今還有太多的未解之謎：它究竟是怎麼來的？它的表面物質是否真的含有支持生命產生的元素？它的內部真的含有豐富的水冰嗎？未來真的可以在火衛一上採礦嗎？

無論答案究竟如何，揭開謎底的過程肯定比答案更有趣。

你們都去登火星，火衛一沒人上去過，我能上去我就是第一個。這就是日本決定在2024年重燃「希望」，並且將目標指向火衛一的真正原因吧。

「希望」總是要有的，萬一實現了呢？

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