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和美国相比,我国在探索火星方面的经验相对来说比较少,在2020年7月23日,我们才发射了第一个火星探测器,那就是天问一号任务。虽然我们之前没有探索过火星,但是在天问一号任务中我们一次就完成了环绕火星、着陆火星、巡视火星三大步。
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在2021年2月10日,天问一号探测器来到火星附近,成功进行制动减速被火星引力捕获开始环绕火星运行。随后在2021年5月15日,探测器搭载的祝融号火星车成功登陆到火星的表面,在2021年5月22日,祝融号火星车成功开到了火星表面开始开展巡视探测任务。
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到现在,天问一号轨道器还在火星轨道运行,而祝融号火星车现在已经不再运行了。虽然祝融号火星车已经结束任务了,但是它之前传回了很多数据,科学家在研究这些数据时会有很多新的发现。
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祝融号火星车的着陆点不是随便找的,这些着陆点的选择,都是经过了深入细致的研究和考量。科学家认为,在远古时期,火星这些地势相对低洼的平原地区可能是火星海洋、湖泊,这里可能会存在火星生命的痕迹。
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火星南北半球的地形地貌存在比较大的差异,其中北部主要是地势相对低洼的平原地区,而火星南半球则是以地势较高的高原为主。祝融号火星车的着陆点乌托邦平原就位于火星的北半球。这是火星表面最大的平原,整个平原的直径大约3200公里。
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虽然现在的乌托邦平原看起来极为荒凉,但是很多研究都表明这里曾经存在过液态水,现在都还存在大量水冰物质,我国祝融号火星车也找到了水冰的证据。
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当然,荒凉的火星上已经看不到水的痕迹了,整个火星看起来和地球的沙漠、戈壁滩没什么区别,想要在火星上找到水的证据,就需要借助先进的仪器设备。祝融号火星车上有一个“神器”,那就是火星车次表层探测雷达,这个探测雷达能够向火星地下发射电磁波,再接收从地下返回的信号,可以精确探测地下5米的深度,最深可以达到80米。
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这就相当于给火星做“B超”,在雷达的帮助下,探测器能收集到火星地下的数据,通过分析中心数据,科学家就可以知道火星地下的结构和成分,还能识别出不同的岩石和土壤,甚至可以探测水冰的存在。
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在探索过程中,祝融号火星车搭载的次表层探测雷达探测到在乌托邦平原大约15米深的地方有一层厚度约7米的特殊物质层。数据表明,这一个页数物质层的介电性质与含水冰混合物相符。在进行模拟、数据分析后,科学家认为这里含有少量岩石碎块的“脏冰”层,也就是说,这一个特殊物质层是水冰与火星土壤、碎石的混合物。
这不是我们人类第一次发现火星存在水的证据,之前美国火星勘测飞行器(MRO)携带的“浅层雷达”设备也曾经探测到火星地下埋藏着大量冰。
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这么多研究都表明火星依旧存在大量水冰物质,只不过这些水不像地球的液态水那样存在于火星的表面。因为火星本身也存不住液态水,一方面是火星的大气层极其稀薄,气压很小,再加上火星表面的气温很低,平均温度低至-63℃。所以火星上就算有水,基本上只能以冰的形式存在火星的表面或者地下了。
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在火星上找到水冰物质,对于我们人类来说有很多方面的意义。一方面是如果可以带回火星的地下冰样本进行研究的话,科学家可能就会知道火星的气候环境的变化历程。另一方面就是在火星上找到水,我们人类未来登陆火星、移民火星可能也会成为现实,因为在火星开发水资源就能得到氧气、氢气、饮用水,还能使用这些水来养殖、种植,甚至在这个基础上去建造火星城市、开发火星资源。
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特别是后者,我们人类现在在大力探索火星,如果火星没有水的话,那航天员登陆火星所需的水、食物这些必需品都只能从地球上运输了。这样的话,运输成本会很高,风险也是比较大的,如果货运飞船在补给过程中出现问题的话,那可能会影响到在火星上面生活、工作的航天员。而在火星上就地取材解决了水的问题,很多事情都可以迎刃而解了。
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虽然我们探索火星的时间比美国晚很多年,但是在火星取样返回地球这一个任务方面,我们可能要超越美国了。
按照计划,我们将会在2028年前后实施天问三号任务,发射探测器去火星取样返回地球。顺利的话,我们的探测器将会在2031年前后带回不少于500克火星样品。
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这将会是人类首次火星取样返回任务,相比之下,美国的火星取样返回地球的任务一推再推,之前也是计划在2031年前后带回火星样本,但是后来又推迟到2040年前后,再后来又调整到2035年左右。在今年,美国国会在NASA预算中删除了与火星采样返回任务的相关拨款,为了确保载人登月的顺利进行,美国放弃了火星取样返回地球的任务。
可能有一些网友好奇,为什么要去火星带回一些火星样本,让探测器在火星开展探测任务不是更加方便也更加容易吗?
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探测器虽然直接可以在火星表面开展工作,但是探测器搭载的仪器设备很有限,所以可以开展的科学研究不会很多。而且,受限于探测器的载荷,所搭载的仪器设备功能也很有限的。
我们把这些火星样本带回地球以后,科学家就可以在实验室内对这些样本进行全方位的研究,可以开展的研究要多很多,也更加全面、深入,取得的发现也会更多。
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以前我们也发射了很多月球轨道探测器、月球着陆器、月球车在月球上探索,但是在拿到嫦娥五号、嫦娥六号探测器带回的样本后,科学家们对月球有了更加全面的认识。
我们探测器去火星带回的样本看起来不是很多,也就是几百克上下,但是这实际上就相当于进行载人登陆火星技术的演练以及火星采矿的演练。
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因为探测器登陆火星,从火星上采集样本,然后从火星表面返回地球,整个过程和未来载人登陆火星其实是差不多的,未来我们的航天员登陆火星以后,也要从火星上起飞返回地球。
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而且,在今年我国官宣要去太空采矿了,将重点突破小天体资源勘查、智能自主开采、低成本转移运输、在轨处理等关键技术。之前,我们探索外星球主要还是进行科学研究,而我们的采矿计划是构建“探测—开采—运输—在轨处理”全链条开发体系,实现工程化太空资源利用。
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不管是之前的嫦娥五号、嫦娥六号月球取样返回地球,还是现在正在飞往小行星的天问二号探测器,又或者是2028年前后实施的天问三号火星取样返回地球的任务,这些任务都可以为我们去开发外星球资源做好技术铺垫、技术积累。因为在外星球完成采矿后,我们还要把这些资源带回地球加以利用。
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美国这些年来,在登月、火星取样方面都有心无力,而我们的探月、探索火星任务却稳步推进中,很顺利,或许在不久的将来,我们有可能会成为世界上第一个实现太空采矿的国家。
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