天問一號:將在火星哪個地區登陸?到達時到底是冬季還是夏季?

2020-12-23 騰訊網

儘管在NASA和SPACE提及「天問一號」時,用的是拼音「Tianwen-1」,但往往在解釋其含義時被翻譯成了「到天堂提問」,實在很難讓老外明白屈原詩歌中「天問」到底是什麼意思,不過「到天堂提問」也不錯,這個天問一號將要到達的天堂到底在哪裡呢?

天問一號任務簡介

看起來「天問一號」像是中國的第一個火星探測器,其實它並不是,因為早在2011年11月,中國的第一個火星探測器就搭載在俄羅斯的福布斯·土壤火星探測器上準備前往火星,結果在地球近地軌道向火星轉移軌道變軌時失敗,探測器於2012年1月墜入太平洋!

天問一號是2016年立項的行星探測系列中的火星探測任務,該計劃分為繞、落、巡、回四個步驟,和嫦娥計劃的繞、落、回分三步走不一樣,天問系列的四步計劃合併成兩步!天問一號一個探測器將完成繞、落、巡任務!如果實施順利的話,下一次任務「天問二號」就直接採樣返回了!

因此「天問一號」的結構組成分為軌道器、著陸器和巡視器三部分,軌道器提供火星大氣、磁場以及火星地表等大面積的觀測任務!著陸器與軌道器分離後,保護巡視器穿過火星大氣層並且安全登陸火星表面!

巡視器則在著陸器穩穩的著陸火星表面後,會在著陸器上確定周圍的情況後再緩緩駛離著陸器,巡視器的壽命預計是90天,但其實美國的火星車設計壽命都不長,比如機遇號的設計壽命也是90天,但超期服役了將近15年(14年294天)!

天問一號登陸地簡介

「天問一號」將通過長徵五號直接送入地月轉移軌道,預計在2021年2月份進入火星軌道,繞行火星大約數月後,再與軌道器分離登陸火星,預計它將登陸火星北半球的烏託邦Planitia,坐標是:火星北緯46.7°,東經117.5°。

MOLA地圖顯示了烏託邦和其他地區的邊界

烏託邦平原是火星上最大的撞擊形成的平原,直徑超過3200千米!有一個比較典型的特徵是烏託邦平原到處都布滿了大大小小的巖石,似乎火星上的大風都把表層土壤帶走了!表面地形可能是火星撞擊形成時地下熔巖湧上地面所形成!後期地表塑形可能有凍土帶的降解,因為烏託邦的表面有很多類似地球上永久凍土帶中的冰芯山丘!

維京二號

維京二號登陸地(右上角海盜二號(維京海盜))

1976年維京二號在烏託邦平原成功登陸,它是NASA在1975年9月9日發射,1976年8月7日成功進入火星軌道,9月3日成功登陸火星的探測器,在火星表面工作了1281個火星日,1980年4月因電池失效停止工作!比它一起到達火星的軌道器壽命還要久(1978年7月25日失去聯繫)。

維京二號登陸地點結霜的照片(照片經過影像增強以顯現結霜的部分)

維京一號和二號都在登陸點進行土壤採掘與分析作業,但模糊不清的分析結果導致火星生命之爭持續了40年之久,其實到現在大家仍然對火星生命抱有很大的奢望!

2016年11月22日,NASA研究報告稱在烏託邦平原地區的地下存在大量的水冰,據估計探測到的水冰總量的可能超過蘇必利爾湖的水量!

火星北半球科羅廖夫隕石坑的水冰

這也許是天問一號登陸烏託邦平原的重大因素之一!

天問一號到達時火星是什麼季節?

距離地球第一近的天體是月球,第一近的行星是金星,儘管火星直徑只有地球一半,因為比較遠太陽輻射也只有地球一半左右,但我們只對火星感興趣!因為火星有水,還有一個大氣層,一天也就24小時多一點,更要命的是火星居然也有一年四季,因為火星的自轉軸比地球大概要稍微傾斜那麼一點點,所以它的四季比地球上還要分明一些!

火星自轉軸傾斜度比地球稍大

那麼天問一號到達火星,並且登陸的烏託邦平原是什麼季節呢?我們來簡單換算下,今天就是2020年7月22日,按大流士火星曆來算,對應的火星時間為27年17月27日!

這個時間是怎麼來的呢?

按大流士火星曆裡的設定,第一個在火星上硬著陸的探測器:火星二號(Mars 2)硬著陸那一年(1971年11月27日)設定為火星元年,那麼倒推到那一年的火星元旦就是地球時1970年4月28日!

按火星四季分布來算,今天的火星時間27年17月27日,在火星北半球烏託邦平原地區17月對應的地球季節叫法是大雪,也就是說火星天氣北半球最冷的時間段開始了!所以現在的烏託邦平原上刮的是北風蕭蕭,風雪飄零......其實火星上儘管有霜,卻不會有雪,而且是二氧化碳和部分水形成的霜,比地球上這是要冷得多啊!

那麼天問一號到達火星的時間是什麼季節呢,還是冬天嗎?

「天問一號」將用7個多月到達火星,預計到明年2月11日至2月24日探測器就進入火星環繞軌道,到那時火星時間則為火星時28年1月4日(2月11日),此時的烏託邦平原是剛好是春分月,也就是烏託邦平原的春天開始啦!

另外「天問一號」還將在火星軌道上和軌道器一起消磨2-3個月的時間,待調查清烏託邦平原上登陸點的地形後再行登陸,到那時就是火星的穀雨月了,就是初夏開始了!等90天設計壽命結束時,則是夏至前一個月,基本上「天問一號」到達火星和開始工作時間烏託邦平原溫度最適宜的開始!

7月20日火星天氣

近日火星天氣報告,請注意是華氏

不過要提醒一下的是,火星上無論哪裡,溫度都是很低的!上圖是洞察號發布的火星天氣數據,不過要提醒一下的是洞察號登陸點在埃律西昂平原,此處的坐標是4°30′N 135°00′E / 4.5°N 135.0°E,因此比「天問一號」要靠近赤道很多,也可以想像下「天問一號」將經歷比「洞察號」更冷的氣候!

72小時火星天氣變化曲線

所以請天問一號出發前務必要帶好軍大衣和暖寶寶,要不然可是很冷滴!

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