下一站,火星!
2020-10-20江红波
江红波
适用话题 科学探索;进取精神;大国重器;太空;好奇心
时事引读
2020年7月23日中午,海南海滨的文昌发射场上,昵称“胖五”的长征五号火箭迎来第四次发射。12时41分,长征五号遥四运载火箭点火升空,火箭飞行约2167秒后,成功将天问一号探测器送入预定轨道,开启火星探测之旅,迈出了中国行星探测第一步。根据计划,经过7~8个月的飞行,天问一号2021年将抵达并着陆火星,释放一辆火星车,获取火星探测科学数据。对宇宙千百年来的探索与追问,是中华民族矢志不渝的航天梦想。从屈原发出的《天问》,到如今的“天问一号”,太空探索无止境。
素材聚焦1 逐梦火星五问
◆火星是一颗怎样的星?
火星,中国古人眼中行踪不定的“荧惑”,罗马神话中战神“玛尔斯”的化身,是太阳系八大行星之一,属类地行星。火星直径约为地球一半,自转周期与地球相近,公转周期约为地球两倍,地表平均温度为零下55℃,大气中二氧化碳约占95%。火星基本上是沙漠行星,地表主要为沙丘砾石,这里拥有四季分明的气候,也有大量的流水痕迹。
◆这颗红色星球,为何值得探索?
人类对行星探测的热情主要是好奇心驱动,这个好奇心主要是来自对哲学终极问题的思考:我们人类从哪里来,向哪里去,我们在宇宙中是否孤独?人们曾经认为最有可能在月球上找到生命,接着把希望放在火星上,然后又把目光投向土卫六等更远的行星卫星。在过去的半个世纪,人造飞船几乎访问了太阳系所有行星和大部分的重要天然卫星,最终发现,可能还是火星存在生命的希望最大。
火星在40亿年前曾经是温暖湿润,遍地是河流的。那么火星的现在到底代表了地球的过去还是未来?人类还能在地球上生存多久?人类有可能移民火星吗?这些涉及全人类的问题让火星成为行星探测最重要的目标。而且,对火星的探测与研究有助于人类进一步认识地球和太阳系的形成和演化,预测地球的未来变化趋势。
行星探测也是当今难度最大的科学探测活动,进行一次行星探测,需要举全国之力,需要基于前沿的行星科学研究,以及先进的工业制造,通常进行一次探测,需要成千上万人进行团队协作,各种尖端技术相结合。所以从某种角度讲,行星探测能够很好地体现综合国力。我国有可能成為第4个进行独立火星探测的国家,这跟我国改革开放以来经济和科技快速发展、综合国力有很大的提升是分不开的。
◆火星探测的核心问题是什么?
火星科学研究的核心问题,就是火星的水是怎么演化的。火星表面上有河流的痕迹,曾经有大量的液态水在火星表面流动,为什么今天一滴水都看不到?这是非常奇怪的。如果有大量液态水存在,就表明人类有可能在上面居住。现在我们已基本知道,在过去几十亿年的时间里,火星的水逃逸到行星际空间去了,也就是离开了火星,逃到了太空中,并且是以一种不可逆的、永远不再回来的方式。所以我国的火星探测,一个非常核心的问题是水是怎么通过大气层逃逸的。
◆探测器如何在火星表面着陆?为什么此次选择乌托邦平原着陆?
探测器到达环绕火星的轨道后,环绕器与着陆器分离,开展火星环绕探测。着陆器将经历十分关键的7分钟,降落过程将时速从2万千米降低到零。第一阶段为气动减速,第二阶段打开降落伞继续减速,第三阶段为动力减速,第四阶段悬停避障,选定着陆点,最终软着陆于火星表面。
在选择着陆点过程中经历了很多次的遴选过程,工程方面的考虑是尤为重要的。从科学方面讲,着陆区的地质特征、磁场条件等都非常独特,有可能得到重要的发现。
◆如果探测发现火星适宜人类居住,未来我们会移民火星吗?
太阳现在处于壮年期,当它演化到老年期的时候,会变成红巨星,甚至可能会膨胀到地球的轨道,让地球不再宜居。到那时,有没有可能移民其他行星,例如火星?目前,即使研究发现火星可能支撑人类居住,但开展火星移民也还有漫长的路,代价非常高昂。可能会有一部分比较热衷于冒险、有好奇心的人作为探路者率先移民到火星。这一少部分人在火星上建立有人值守的科研站和一些人类比较初步的聚集地等。
素材聚焦2 史无前例的“绕落巡”
国际通行的较为稳妥的火星探测方案,是第一步发射绕飞探测器“探路”,再发射着陆器,最后再送去火星车,正如中国嫦娥工程走过的路。天问一号此次任务将一次实现“环绕、着陆、巡视”三项目标,这种“三合一”的壮举在全球尚属首次。听起来一气呵成,实则步步惊心。难度首先来自距离。火星距离地球最近约5600万公里,最远大约4亿公里,距离遥远带来通信延迟和信号衰减,信号传输一个来回最远时需要近46分钟。而着陆巡视器下降的全过程必须在7分钟左右完成,这意味着,其间发生任何情况,只能依靠机器自主决策。中国空间探测技术首席科学传播专家庞之浩表示,这可谓“恐怖7分钟”。
素材聚焦3 首辆火星车亮相
2021年到达火星后,天问一号的火星车将在火星表面工作90多天,将它在亿万公里之外的所见所闻传回地球。火星车最引人注目的就是竖立在前端的桅杆,顶端的方形设备就是火星车的“眼睛”。在火星车上,还装有4个“大翅膀”,这正是太阳能电池板。除此之外,火星车还配有探测雷达、磁场探测仪和气象测量仪,可以对火星进行全方位的探测。
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【范文示例】中国航天人正在用“天问计划”深入苍穹,来解答屈原“九天之际,安放安属”的天问。中国在火星探测领域仍是一名追赶者,但起点却非常高,天问一号将完成一项人类航天史上的创举,在一次发射中同时完成“绕落巡”三大任务。世上无难事,只要肯登攀。中国航天人未来的目标,正是这样的星辰大海:中国有能力飞得更远,我们也应该飞得更远!