2021年三支一扶考試公基備考：火星探測

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7月23日12時41分，我國在海南的中國文昌航天發(fā)射場，用長征五號遙四運(yùn)載火箭，發(fā)射我國首次火星探測任務(wù)“天問一號”探測器。

火箭飛行約2167秒后，成功將天問一號探測器送入預(yù)定軌道，開啟火星探測之旅，邁出了中國行星探測第一步。天問一號探測器將在地火轉(zhuǎn)移軌道飛行約7個月后，到達(dá)火星附近，通過“剎車”完成火星捕獲，進(jìn)入環(huán)火軌道，并擇機(jī)開展著陸、巡視等任務(wù)，進(jìn)行火星科學(xué)探測。

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為什么要探測火星?

1、火星是離地球較近且環(huán)境最相似的星球。

2、研究火星對認(rèn)識地球演變具有非常重要的比較意義。

3、火星上是否存在孕育生命條件，以及火星是地球的過去還是地球的未來，是火星研究的重大科學(xué)問題之一。

火星在哪些方面和地球相似呢?

溫度——太陽系八大行星中，火星溫度最接近地球。地球表面溫度為最低零下89.2攝氏度，最高58.6攝氏度。火星的溫度則是零下133—零上27攝氏度。

四季——與地球相似，火星上也有著四季更替。如果在火星上過日子的話，時間跟地球差不多，火星的一天是24小時39分35秒。

地貌——這顆“荒漠行星”也分布著高原、平原、峽谷和環(huán)形火山，南北極也有冰蓋。

大氣——火星大氣密度僅為地球的1%，約相當(dāng)于地球上33千米高處的大氣密度，極為稀薄，成分以二氧化碳為主。

火星與地球也有很多不同之處。比如，火星表面的重力約為地球表面的0.38，磁場強(qiáng)度只有地球的1%等等。

但火星最最最吸引人類的，是人們在這里發(fā)現(xiàn)了明確的有水存在的證據(jù)。有水，就代表著生命存在的可能。

根據(jù)現(xiàn)有航天器的探測結(jié)果，我們已清晰可知火星擁有海岸線遺跡、河道痕跡、湖泊沖積扇等流水地貌痕跡，這些都表明火星在歷史上曾經(jīng)有過大規(guī)模的液態(tài)水�？茖W(xué)研究還表明，火星的北半球大部分是海洋、南半球大部分是陸地，這一點(diǎn)和地球恰恰相反。

“天問一號”有哪些目標(biāo)?

將通過一次發(fā)射，實(shí)現(xiàn)“繞、著、巡”(火星環(huán)繞、著陸和巡視探測)三大任務(wù)，這在世界航天史上尚屬首次。

開展對火星全球性和綜合性的探測，并對表面重點(diǎn)地區(qū)進(jìn)行精細(xì)巡視勘察。

火星探測器具體要探什么?

照相——看看火星長啥樣，傳回自己拍攝的火星圖像。

測物質(zhì)、測元素——火星表面有什么物質(zhì)，這些物質(zhì)的組成成分是什么。

測環(huán)境——探測火星的磁場環(huán)境、離子與中性粒子、高能離子等情況，探測器攜帶的這類儀器數(shù)量最多。

看火星內(nèi)部——火星地下的分層結(jié)構(gòu)如何，到底有沒有水冰的存在等。

看火星氣象——火星上的溫度變化到底怎么樣，可以測風(fēng)、測溫、測氣壓，還能聽聽火星上的聲音什么樣。

探測器如何從地球抵達(dá)火星?

最佳路線為“霍曼軌道”。

由于路途遙遠(yuǎn)，從地球發(fā)射探測器到達(dá)火星，一般都采用最省能量的軌道。考慮到風(fēng)險、成本等因素，地球航天器到火星的最佳路線為1925年提出的“霍曼軌道”。

中國科學(xué)院國家天文臺研究員鄭永春對此作了形象的比喻，“可以把太陽系八大行星的軌道想象成一個大操場，火星在第四跑道，地球在第三跑道，內(nèi)圈跑得快一些，外圈距離長、跑得相對慢一些。那么，從內(nèi)圈到外圈發(fā)射探測器，最省力的方式一定是火星在前面、地球在后面，這樣才有可能追上。否則在直線距離時發(fā)射，等到探測器飛過去，火星已經(jīng)跑掉了。”

專家介紹，火星探測器發(fā)射時火星在地球前方44度，由于地球比火星“跑”得快，在探測器發(fā)射不久，地球會在某一個位置追上火星，因此往往存在一種現(xiàn)象，即火星探測器發(fā)射之后大約兩個月左右，緊接著就會發(fā)生“火星沖日”，此時地球和火星的距離最近。“因此，發(fā)射火星探測器的時間窗口和‘火星沖日’并不是一個時間點(diǎn)。天文觀測時代，‘火星沖日’時地火距離最近，是天文學(xué)家觀測的最好時機(jī);航天時代，更看重發(fā)射的時間窗口。”

探測器發(fā)射成功只是第一步，要圓滿完成此次任務(wù)，“天問一號”還要經(jīng)歷六個階段的考驗(yàn)。

一圖了解后續(xù)六個階段：

圖片來源：國家航天局

火星探測到底有多難?

窗口很短——去火星每隔26個月才有一個機(jī)遇期，其中大約有半個月的時間為發(fā)射窗口期。

成功率低——截至目前，人類總共開展40多次火星探測任務(wù)，成功率不到一半。

距離很遠(yuǎn)——火星距離地球最遠(yuǎn)達(dá)到4億公里，以光速傳播單程需近23分鐘。也就是說，從地面上發(fā)送一種指令，探測器要在23分鐘后才能執(zhí)行，給測量、控制帶來了新的難題。

環(huán)境全新——深空探測是去一個尚不確知的環(huán)境，大氣、重力、光照等都對航天器的設(shè)計(jì)提出更高要求。

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