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深空探測開啟人類“奔火之旅” 火星移民或成現實

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地球的孿生姐妹、人類的第二家園、星際移民的首選地……讓火星成為太空探測的“熱點”。近日,我們邀請到中國科學院行星科學重點實驗室主任、紫金山天文臺研究員季江徽來共同探尋“火星的秘密”。
精彩觀點
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季江徽

火星有可能成為人類下一個棲息之所

火星有可能成為人類下一個棲息之所
最近大家都很關注火星探測,火星探測是科學探測中非常重要的組成部分。地球是我們的搖籃,但是我們人類不能始終在地球上,我們在某一天要離開自己的搖籃。這是我們進行火星探測的一個非常大的驅動力,意味著人類將來要離開地球,去探索太陽係,去了解宇宙。
從很多方面來看,火星和地球非常相似。火星是一個類地行星,有固態的外表。火星的自轉很接近地球,火星也有春夏秋冬,四季輪回。但是火星的公轉周期是1.88年,所以它的春夏秋冬,實際上是比地球上的春夏秋冬要長。
通過長期的天文觀測,天文學家發現在遠古時期,火星的北半球是被海洋所覆蓋的。至今為止,很多次空間探測發現了火星上有大量古湖泊的痕跡,甚至有一些運河或河流衝刷的跡象,所以曾經的火星上是存在水的。其他國家的探測器曾發現在火星的地表以下有大量的鹽水湖和兩極冰存在,這些為人類將來可能開展的移民火星計劃提供了非常便利的條件。
然而火星上的大氣非常稀薄,人類以後想要實現火星移民,可能需要在封閉式環境生活,或是通過利用火星上的氧化物獲得充足的氧氣,讓未來的火星變成人類宜居的地方。
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季江徽

從地球到火星的過程要克服多重困難

從地球到火星的過程要克服多重困難
火星探測是一件非常困難的事情。與月球探測相比,人類在月球、火星和地球上感受到的重力是不一樣的,如果在地球上能跳一米,那麼在火星上可能會跳得更高。從距離上來説,火星離地球的最近距離是5500萬公裏,是地球和月球之間距離的一百多倍,這意味著探測火星實際上是擺脫了地球的引力。
從探測的復雜程度上來講,中國在7月23日發射了“天問一號”,一次性實現了環繞探測、著陸探測和巡視探測。這是一次非常了不起的任務,中國在這次的火星探測任務中實現了火星的遙感探測,同時它還有一個著陸器,這個“小家夥”會著陸在火星的表面並釋放一個火星車,也就是巡視器開展科學考察。
在這一過程中,不僅要成功擺脫地球的引力,通過地火轉移軌道來到火星的附近,還需要被火星的引力場俘獲,成為環繞火星運行的一個衛星,最後將著陸器投放在火星表面。火星著陸的過程被稱為“恐怖7分鐘”。這7分鐘內,探測器要經歷入軌、下降與著陸過程,速度將從2萬公裏/小時降到0。在這段時間內火星著陸器沒有辦法跟環繞器和地球進行通訊,許多火星探測器都在這一階段功虧一簣。
從深空探測的角度來看,火星探測還涉及到深空通訊技術,火星最遠離我們有4億公裏,在火星探測器飛往火星的過程中,需要非常好的深空測控技術才可以和探測器進行聯係,將探測到的科學數據傳地球。因此,火星探測是檢驗一個國家航天能力與創新力的重要標桿。
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季江徽

深空探測將逐步走向太陽係外

深空探測將逐步走向太陽係外
中國的行星探測任務被命名為“天問”係列,中國在航天技術上面的積累,這為後續的探測任務做了很好的積淀。中國的未來深空探測任務規劃于10年前開展,在2030年之前,中國規劃了4次這種深空探測,除了已經發射的天問一號以外,還有另外的三次探測任務,包括了小行星和彗星的探測,以及火星的採樣返回探測和木星係探測。
在未來,我們科學家希望中國航天的能力能夠到達100個天文單位以外的地方,相當于是100倍的地球和太陽的平均距離,這是已經在推進之中的太陽係邊際探測計劃。
人類發射太空飛船和探測器的目的是去了解研究這些天體的特性。幾年前,天文學家在距離太陽係4.2光年的比鄰星附近,發現了與地球差不多大小的行星,引起了公眾的廣泛興趣。中國科學院紫金山天文臺提出了“近鄰宜居行星巡天計劃”,將會在2028年前後去發射一個飛船,在太陽係近鄰尋找類太陽型恒星周圍的宜居帶行星,去尋找宜居星球的一個更廣闊的天地,這是未來3年正在推進的事情。我們希望能夠做成這件事,能夠發射一顆這樣的空間科學衛星去搜索銀河係內的這些宜居行星,為我們人類的科技和文明做出巨大的貢獻。
季江徽
中國科學院行星科學重點實驗室主任、紫金山天文臺研究員
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