“明明是水星离太阳最近,为什么人类不先探索水星,而是直接跑去火星了呢?有网友感觉很困惑。这是怎么回事?
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那是因为虽然水星离太阳最近,但是它离地球远啊!水星到地球的平均距离约为9100万公里,最近的时候约7700万公里。虽然火星到地球的平均距离约为2.25亿公里,但火星距离地球最近的时候却只有大约5500万公里。并且火星每26个月就会靠近地球一次。每当火星靠近地球时,这都是一次探测器飞往火星的绝佳窗口期。
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有人会说“木星、土星、甚至是冥王星离地球更远,探测器不也去了吗?距离的远近是问题吗?”话虽如此,但去水星比去火星难得多!将探测器送到水星那里要面临两大挑战:引力和预算。当探测器飞向水星时,它会掉进太阳的引力陷阱中,越靠近太阳时速度就越快。当它抵达水星轨道时已经被加速到了一个极高的速度,此时,你必须“猛踩刹车”,让探测器减速才能被水星微弱的引力捕获,进入环绕它的轨道。否则,它将与水星擦肩而过,或者直接撞向太阳。然而这样做势必需要携带巨量用来减速的燃料。可携带更多的燃料又远远超出了工程和预算承受的能力。
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不过,探测器去火星就相对容易多了。由于火星位于地球轨道外侧,前往火星的探测器只需要在合适的时机“加一脚油门”,让自己进入一条更宽的、能连接到火星航道的椭圆轨道上,就能顺势漂流过去。这个过程虽然复杂,但相对“省油”。
总说去水星困难,那不还是有探测器抵达水星了吗?虽然说直接去水星很困难,但办法还是有的。以信使号探测器为例,它于2004年8月3日发射升空。为了能顺利抵达水星,NASA的任务团队为其设计了一条复杂的飞行路线,途中它飞掠地球1次、飞掠金星2次,飞掠水星3次,经过了6年7个月16天,总共飞行了79亿公里才顺利进入环绕水星轨道。
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79亿公里相当于冥王星到太阳的距离。信使号探测器之所以这么飞,是利用行星的引力弹弓效应为其减速。每一次飞掠行星都会将探测器的部分速度和能量转移到了行星上。这样当它抵达水星时,只要短暂的启动一下火箭发动机进行减速就被水星微弱的引力场俘获了。
这么来看,去火星,主要费在“去”的路上;去水星,不仅“去”的路上费劲,到了地方“停下来”更费劲。 发射同样重量的探测器,去水星所需的燃料可能是去火星的数倍,这对火箭技术和成本控制都是极限挑战。再者,去水星需要6年7个多月,而火星却只需要6到9个月就够了。两者相比较,是不是去火星更容易些呢?
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不仅如此,水星上的环境比火星恶劣得多。当探测器抵达水星后,它将面临非常极端的工作环境。水星上的环境非常的极端,白天,太阳直射时,表面温度高达430摄氏度,足以让铅块融化;夜晚,背对太阳时,温度骤降至零下180摄氏度。水星就像一块被放在烤炉和冰柜之间来回切换的石头。我们的探测器仪器、材料和电池,需要在这种炼狱般的温差循环中存活下来,技术难度堪称地狱级别。
此外,水星离太阳近,就意味着探测器要承受比地球附近强6-7倍的太阳辐射。这些强烈的辐射就像持续的子弹风暴,会严重损害探测器的精密电子设备和太阳能电池板,大大缩短其寿命。
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那么火星呢?相比之下,火星上的环境就比较“友好”。虽然火星平均温度只有零下63度,非常寒冷,但其昼夜温差远小于水星。对于人类的探测器技术而言,这种环境虽然严酷,但完全在可应对的范围内。并且,火星接收到的太阳辐射只有地球的一半左右,对探测器也友好得多。两相对比,对探测器来说,水星是“炼狱”,火星是“荒野”。把精贵的科学仪器首先送到一个更容易存活的地方,显然是更明智的选择。
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现阶段,水星的科学价值不如火星。“火星过去或现在存在生命吗?”无数证据表明,火星曾经是一个温暖湿润的星球,拥有广阔的海洋、奔腾的河流。至今我们依然能看到干涸的河床、湖泊遗迹。它拥有稀薄的大气、四季的变化,是太阳系中最像地球的行星。因此,探索火星讲的是直击人心的“生命故事”,无疑更具有吸引力。不仅仅如此,人类“行星殖民” 的梦想,目前也主要寄托在火星身上。然而水星呢?它的科学研究价值与火星完全不同。
水星是一个彻头彻尾的“死寂”世界。没有水,没有大气,极端的环境几乎扼杀了任何生命存在的可能性。它吸引我们的地方在于,一个不大的星球,却拥有一个占比巨大的铁核。研究水星,能帮助我们理解太阳系早期类地行星是如何形成和演化的。因而,探索水星更像是在太阳系“考古”。
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所以,我们优先探索火星,是基于“成本-风险-收益” 的综合考量,做出了先易后难、先主后次的战略部署。也就是说,在现阶段人类探索太空的任务中,去火星性价比更高一些。你觉得是这样吗?除此之外,还有哪些原因让火星探测比水星探测更热门呢?评论区一起聊一聊吧!
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