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“天问一号”:去火星,做一名气象观测员!

目标星辰大海的 中国气象 2021-05-29


4月24日

2020年中国航天日线上启动仪式上公布

中国行星探测任务被命名为

天问(Tianwen)系列


而首次火星探测任务

被命名为“天问一号



该名称源于屈原长诗《天问》

LOGO象征“揽星九天”

展示了独特字母“C”的形象

汇聚中国行星探测(China)

国际合作精神(Cooperation)

深空探测进入太空的能力(C3)等多重含义


最为让人激动的

是“天问一号”的发射计划


据悉

2020年我国将通过长征五号

发射火星探测器

并通过一次发射实现

火星环绕、着陆和巡视探测



探测器发射后

大约需要经过7个月左右的飞行抵达火星


据中国火星探测任务工程总设计师

张荣桥介绍

首次火星探测主要做5件事


第一是照相

第二是测物质、测元素

第三是测环境

第四是探测火星的内部结构

第五是观测火星气象


大家关注火星上有沙尘暴,火星上的温度变化到底怎么样,这次我们在火星车上配置了一个叫火星气象测量仪,我们能测风、能测温、能测气压,还能听听火星上的声音到底什么样。
——张荣桥

那么,火星上的天气究竟如何

火星沙尘暴真的很恐怖吗

我们不妨根据现有研究情况

为“天问一号”掌掌眼


1、风速大到难以想象

火星按离太阳由近及远的顺序为第四颗行星。肉眼看去,是一颗引人注目的火红色的亮星。
火星上平均温度为-23℃,大气稀薄,水分极少。在干燥的火星表面上,遍地都是红色的土壤和岩石。
这是因为,火星土壤含铁量甚高,导致火星尘暴染上了橘红的色彩,大气中微尘的散射使天空呈现橙红色。由于风沙的作用,火星表面到处是沙丘,还有类似河床的地形。



火星上每年都要刮一次让人难以想象的特大风暴。资料显示,地球上17级风力,相当于是超级台风的风力,风速可达60米/秒以上,而火星上的风速竟高达180米/秒,是地球上的三倍。


2、风暴可席卷整个星球

虽然每年火星都会有几场大的尘暴,但火星全球性沙尘暴大概平均每3个火星年(5.5个地球年)发生一次


这组图像来自NASA的火星勘测轨道飞行器,展示了一场正在席卷火星的剧烈沙尘暴,同时图中还标出了两台漫游车的位置。(NASA)

1971年,当抵达火星的第一颗人造卫星 “水手9号”火星探测器刚刚走了一半的路程时,整个火星正被一场大尘暴所包围。

火星表面80千米以下的高空被尘埃笼罩,白茫茫一片,根本无法观测。这场特大尘暴竟连续不断地刮了半年时间才渐渐平息下来。





“勇气”号与“机遇”号曾在2007年遭遇了火星全球沙尘暴,太阳能电池阵发电量骤减,火星表面能见度较低,但它们最终还是度过了这段危险时期,在火星上顽强地生存了下来。



3、火星沙尘暴为何如此猛烈?

为什么火星上能形成如此之大的沙尘暴呢?从科学角度来讲,目前依然尚无定论。
但是,火星和地球有相似之处,一些科学家进行了类比分析。
和地球一样,火星的季节是因为围绕太阳公转而产生的。但火星的轨道离心率高于地球,火星绕太阳的公转轨道没有地球那么圆。
根据NASA的报道,当火星运行到轨道近日点前后,则会明显变热,相当于火星南半球的夏季。此时太阳对火星表面的加热作用比较大,热空气上升,尘埃扬起,尘暴开始形成,并且慢慢扩展。当太阳辐射抵达火星表面后,会再次加热火星表面的空气,而远离表面的空气依旧较冷。冷热两种空气在一起产生对流,可能会再次将沙尘扬起,引起更大规模的尘暴。


4、火星沙尘暴对探测器的危害


沙尘笼罩下的红色火星

虽然火星沙尘暴破坏力不强,但是火星的沙尘粒子非常细小且带有微静电,它们会附在任何物体的表面,甚至钻入机器设备内部,使机器发生故障无法正常运转。
沙尘覆盖对太阳能电池板同样是个大问题,即使是非常小的沙尘暴,也可能卷起很多沙尘覆盖在电池板上,没有足够的阳光直接照射到太阳能面板上,也就无法提供充足的电力。






当全球性尘暴来临时,在火星表面工作的漫游车或着陆器等设备需静静等到尘暴结束。美国的“机遇”号正是在经历了一场让太阳能电池板“窒息”的火星沙尘暴后,难以被再次唤醒,2019年2月,NASA不得不宣布放弃唤醒“机遇”号火星车。


天问一号你将面对火星天气的严酷考验是否能如期完成一系列观测任务?
别担心毕竟,我们的征途注定是星辰大海


 中国气象报社 出品 


审核:段昊书

文章来源:中国气象报 人民日报 新华视点

微信编辑:舒扬 米夏

转载授权请联系:010-58993075(段老师)


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