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即将失联1个月,天问一号要遭遇什么?科学家:这是没办法的事

航天 | 感谢姿势分子knowledge投递 2021-07-22 133

北京时间2021年5月15日7时18分,我国的天问一号火星探测任务成功实施了软着陆,成为了世界上第二个通过火星车探索火星的国家。

着陆以来,祝融号火星车在火星表面行驶了超过500米的距离,拍摄了大量的照片,并且传回了许多宝贵的数据,供我国科学家研究。不过,据火星探测器总设计师孙泽洲介绍,再过一个月,大概在9月份的时候,我们将会和天问一号失联。

(图片说明:祝融号火星车和着陆平台的合影)

现在看来一切都好好的,祝融号火星车的运行非常顺利,为何它会失联呢?

原来,在一个月后,地球、太阳和火星将运行到一个非常特殊的相对位置,那就是地球和火星恰好分列在太阳的两侧。在这种情况下,由于太阳的遮挡,我们无法对天问一号进行控制。

这样的遮挡,不仅仅是太阳本身的作用,还在于强大的电磁辐射。我们知道,太阳是一个巨大的电磁波源,平时距离比较远不会有太大影响,但是当它恰好处于地球和火星之间时,就会在很大程度上干扰信号的传播,给地面人员控制天问一号带来巨大的阻碍。

(图片说明:日凌干扰)

这种现象,叫做日凌干扰。通常来说,日凌干扰指的是春分、秋分前后,由于太阳直射赤道,对于一些通信卫星会造成干扰的现象。随着人类的探测器来到其他星球,这个概念也被扩展了。对于目前的人类来说,还没有什么好的办法来克服这个问题。

你可能会想:我们为什么不发射中继卫星到其他星球上去呢?想法是好的,但发射到哪里呢?目前被人类探测器光顾过的太阳系天体屈指可数,考虑到目前人类的太阳系行星探测能力和发射成本,这1个月的失联期看起来也没那么长了。另外,如果我们向其他星球发射卫星,还不如直接对这颗星球进行探测,何必只为了对天问一号这一个月的控制呢?

(图片说明:火星)

而且,这段时期并不是彻彻底底地对时间的浪费,天问一号还会发挥自主性,这也是对我国航天探测能力的一次检验。

不过话说回来,根据最初的计划,祝融号火星车的设计寿命大约是90个火星日,也就是差不多91个地球日。算下来,也就是3个月的时间,到8月中旬就已经达到目标了。目前来看,祝融号一切良好,还是很有希望延长寿命的。即便是在9月份暂停,其工作量也已经超出最初的预期了。更何况,在日凌干扰结束后,我们还能够继续通过祝融号进行火星探测。

那么,除了日凌干扰之外,是否还有其他因素可能影响天问一号的任务呢?

(图片说明:祝融号火星车拍摄的火星表面环境)

有,那就是火星表面的沙尘暴。

火星的沙尘暴可以说是臭名昭著了,早在20世纪70年代,美国的海盗号着陆器就发现了这个现象。到了20世纪末,更多的探测数据告诉我们:这种沙尘暴在火星上并非偶然现象,而是经常发生,在一个火星年中有差不多1/4的时间都在肆虐,并且远比地球上的同类要更加恐怖。

在肆虐的时候,其速度可以达到每秒180多米。要知道,地球上风速只要达到每秒56.1米,就是最强的17级风了。

(图片说明:火星沙尘暴艺术图)

关于火星沙尘暴的起因,科学家们认为与太阳的照射有密不可分的关系。一般来说,这种沙尘暴起始于火星近日点附近,这个时候火星的南半球恰好处于夏季。这个时候的升温效果尤其明显,二氧化碳和水汽的升华和凝结在两极冠间迁移,驱动大气形成环流。在这个过程中,沙尘被卷到空中,就开始肆虐了。

火星的沙尘暴不仅剧烈,而且持续时间长,覆盖范围广,确实是非常恐怖。比如著名的火星全球性大尘暴(Martian Global Dust Storms ,GDS),一旦上演甚至可以持续整整半年的时间,席卷整个火星!

(图片说明:火星勘测轨道飞行器于2018年6月6日拍摄到的的全球性尘暴,蓝色点为机遇号火星车)

火星车在火星沙尘暴中受到摧毁的案例,就活生生地摆在眼前。2018年,在火星上工作了超过14年的机遇号火星车,最终与地球永远失去了联系,不得不退役。导致它失联的重要原因,就是火星全球性大尘暴。

在太空中望去,火星呈现出橙红色,这是因为其表面覆盖了大量的氧化铁。当恐怖的沙尘暴开始肆虐时,整个星球几乎都笼罩在遮天蔽日的红色尘沙之中,看着就让人感到恐惧。

从2014年它的自拍中我们就可以看到,其太阳能电池板上已经覆盖了厚厚的火星沙尘,这就是沙尘暴带来的后果。虽然没有直接在沙尘暴中被摧毁,但这些沙尘落在太阳能电池板上,严重影响了其发电效率,最终导致其退役。

在这方面,我国的祝融号火星车可以说是吸取了经验,在太阳能电池板的设计方面下了很大的功夫。据介绍,祝融号的太阳翼上涂有一个“超疏基”不粘涂层,即使真的有沙尘来袭,落在了太阳翼上,只要将太阳翼立起或者抖动一下,就可以轻松地将沙尘甩掉。

话说回来,机遇号火星车还给了我们一个“启示”——这辆火星车的最初设计寿命,其实也只有90天,不过最终却出人意料地工作了超过14年的时间。虽说我国在第一次火星探测任务中没有好高骛远,也将祝融号的寿命设计为90个火星日,但我们有充分的理由相信,它可以工作得更久。

(图片说明:祝融号拍摄的火星岩石)

虽然这的确是我们第一次火星探测,但看得出来,我国科学家已经考虑到了事情的方方面面,对各种情况也都有了未雨绸缪。相信祝融号火星车会走得更远,给我们带来更多惊喜!


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