火星探测器上的“气象学家”

在接下来一个月左右的火星发射窗口期里,美国、中国和阿拉伯联合酋长国(阿联酋)这三个国家将分别派遣“使节”前往红色星球,希望在那里展开新的探索。
“巧合”的是,在这三个使节团中,都有一位职责相近的团员——气象探测器。是巧合还是有“神秘任务”在身?我们一一抽丝剥茧——
探测器:“希望号”
工作地点:火星轨道
气象任务:制作出火星的第一张全球气象图
阿联酋将轨道器命名为“希望”,寓意梦想成真。该轨道器将从7月15日开始的为期三周的窗口期内从日本种子岛航天中心发射升空。
如果成功,阿联酋航空火星任务(EMM)不仅标志着阿拉伯国家第一个行星际冒险的成功,而且还将制作出火星的第一张全球气象图。火星巨大的椭圆形轨道将使该轨道器能够在白天和夜晚观察火星大气,每55小时就能几乎覆盖整个星球。
该项目的科学负责人兼该国高级科学部长莎拉·阿米里(Sarah Al Amiri)表示,该探测器的可见光照相机和红外光谱仪将研究低层大气中的火星云和沙尘暴。它的紫外线光谱仪将监测高层大气中的气体。
在执行为期两年的任务期间,“希望号”将跟踪每日的天气变化和季节变化。它不仅有助于为未来的人类飞行任务做准备,还将揭示大气条件如何导致氢和氧逃逸进入太空。这可以帮助科学家了解火星的气候以及它如何失去曾经厚厚的大气层。
探测器:“毅力号”
工作地点:火星表面
气象任务:与“好奇号”组成一个小型观测网络
“毅力号”计划于7月30日至8月15日从美国佛罗里达州的卡纳维拉尔角空军基地发射,并于2021年2月18日登陆火星。
“毅力号”将通过一套科学的工具来探测火星表面和大气层。其中气象传感器可测量温度、风速、风向、压力、相对湿度以及沙尘颗粒的数量和大小。
火星严苛的环境条件要求最可靠的传感器技术,不需要维护或修理即可提供准确可靠的数据。芬兰气象研究所(FMI)研究人员介绍,他们为此次探测任务定制了新一代机载湿度传感器,在火星的低压条件下也具有出色的性能。
“火星以及地球的另一个姊妹星球金星,由于与地球相似,因此是大气研究的一个特别重要的领域。FMI行星研究与空间技术小组负责人玛利亚·根泽(Maria Genzer)说, “对火星的研究有助于我们更好地理解地球大气的行为。”
这次火星发射任务里,也包括对此前于2012年8月登陆火星的“好奇号”探测器的观测设备补充。在火星上工作时,“好奇号”和“毅力号”将组成一个小型观测网络。据介绍,该网络只是第一步,可以预见的是,未来火星上将建立广泛的观测网络。
探测器:“天问一号”
工作地点:火星表面
气象任务:收集有关温度、气压、风速和风向的大气数据
2020年4月24日,中国国家航天局宣布,将中国行星探测任务命名为“天问”,将中国首次火星探测任务命名为“天问一号”。
中国科学院紫金山天文台研究员季江徽介绍,“火星表层深处可能存在很多稳定的液态水,研究火星地质、表面成分的长期演变过程,岩石和空气大气、水的相互作用等,将有助于我们理解火星生命可能存在和消失的原因,为预测地球的未来提供启示。”
“天问一号”探测器由环绕器和着陆巡视器组成,总质量约5吨。在环绕器中,配置了7台科学载荷,具体包括中分辨率相机、高分辨率相机、次表层探测雷达、火星矿物光谱探测仪、火星磁强计、火星离子与中性粒子分析仪、火星能量粒子分析仪,而着陆巡视器则是由进入舱和火星车组成。按照计划,进入舱将完成火星进入、下降、着陆任务,火星车则会在着陆区开展巡视探测。在火星车上,将配置多光谱相机、次表层探测雷达、火星表面成分探测仪、火星表面磁场探测仪、火星气象测量仪、地形相机共6台科学载荷。在与气象有关的研究项目中,将收集有关温度、气压、风速和风向的大气数据,并研究火星的磁场和重力场。(综合《自然》、wired、新华网报道)
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