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祝融号在火星上有重大发现,实在是振奋人心,移民火星指日可待?

 江南書院 2023-11-03 发布于黑龙江

根据科学家的研究我们能够知道,在太阳系中一共有八大行星,它们分别是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星,在海王星的外面还有一颗冥王星,曾经冥王星也属于一颗行星,但是在2006年的时候,国际天文学联合会采纳了关于行星的最新定义,IAU表示一个行星必须满足三个条件,第一行星必须围绕恒星运行,第二行星必须足够大,有足够的重力将其拉入球面,第三行星必须足够大,得以让其重力清除围绕太阳运行的轨道附近的其它相似大小的天体,根据科学家的研究发现冥王星不满足这三个基本条件,所以科学家将冥王星踢出了行星的行列。在太阳系的八大行星当中,目前只有地球这颗行星诞生了生命,生命的出现给世界增添了很多色彩,尤其是人类出现以后,解开了地球上很多的奥秘。

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现在人类已经能够走出地球探索宇宙,这说明人类科技发展的速度是非常快的,当人类走出地球看到宇宙之后,人类的好奇心被宇宙的浩瀚所吸引,人类想要知道宇宙到底有多大?在宇宙中是不是还存在其它的生命?带着这些疑问,人类走上了探索宇宙的道路,不过由于宇宙空间实在是太大了,所以目前人类探索最多的还是太阳系内,在太阳系中,距离地球最近的行星就是金星和火星,金星被科学家称为是地球的姐妹星球,金星的体积、质量和地球相差不多,但是从温度上来说,金星甚至比水星还要热,能够达到480摄氏度左右,是太阳系除外最热的天体,它的表面大气非常惊人,是地球表面的92倍,相当于1000米深的海域压力,天空中飘的云,有时候会下雨,但是和地球上的雨水是不同的,金星上面下的是酸雨。

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为了探索金星的奥秘,科学家们也曾经做过很多努力,美国于1960年3月11日率先向金星发射了行星探测器'先驱者5号',然而却因为电池故障造成无线电通信中断,以失败告终。1962年7月22日,美国发射'水手1号'。不幸的是在升空仅仅数分钟之后火箭便偏离航线,朝着卡纳维拉尔角附近人口稠密的港口码头和居民区上空飞去,地面控制中心为了安全起见,不得不按下了火箭自毁按钮。'水手1号'和'水手2号'是互为备份的'一对'探测器。这两颗探测器的本体直径都是1米左右,高度0.36米,使用太阳能供电,并携带了备用的电池,以备不时之需。1962年8月27日,作为备份的'水手2号'出发了。它的发射很顺利,在升空半小时之后,这艘飞船开始瞄准它的目标:金星,飞去。

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当年12月14日,'水手2号'在距离金星34838公里处飞过,完成了对金星的逼近考察,从而成为人类首个成功飞掠另一颗行星的探测器。首次抵达金星的探测器是金星3号探测器,它在1966年的时候在金星上面着陆,但是其系统系统未能够传回任何信息,所以科学家最终放弃了这个探测器,金星7号在1970年搭载火箭成功发射,并且在12月15日成功在金星表面登陆,为人类探索金星提供了宝贵的数据,通过这些数据我们能够知道,金星是一个环境非常恶劣的星球,金星表面的环境别说是对生命,就算是对金属打造的人类探测器来说也是一场噩梦。人类曾经发射过许多探测器到金星表面,但很多都瞬间被毁,其余的也坚持不了太长的时间。而那些在太空中绕金星公转的人造卫星,又苦于金星大气太过浓厚,无法在高空看到金星表面。

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后来科学家渐渐地对金星的探索越来越少,并且把目光转移到了火星上面,火星是一颗红色的星球,在我国古代称其为荧惑,火星离太阳最近的距离大约是2.065亿千米,最远的时候大约是2.491亿千米,它在天空中的高度随着离地球距离的变化而变化,最暗时视星等大约是+1.5,火星的公转轨道偏心率为0.09,为椭圆形,轨道半径为1.52个天文单位。火星在轨道上与地球的会合周期是779.87天,就是大约每隔2年2个月,火星接近地球一次。当地球和火星运行到太阳的同一侧,差不多形成一条直线的时候,称为“火星冲日”,每隔15年~17年相距特别近,称为大冲,这时候是观测火星的最佳时机。为了探索火星的奥秘,科学家也向火星发射了多个探测器。

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在1964年,水手4号称为人类第一个飞过火星传回照片的探测器,它在距离火星1万公里的地方拍摄到了21幅照片,揭示了火星表面布满陨石坑的死寂景象,而且登陆火星并不是一件容易的事情,首先我们需要解决地球的大气层,穿过大气层会产生巨大的摩擦和高温,现在我们通过隔热罩来解决这个问题,但是火星的大气层比地球稀薄100倍,降落伞的效能大大减低,传统的降落伞在火星上面根本没有任何作用,需要使用复古火箭着陆,而火星大气层中的温度可能超过2000摄氏度,需要严格保护航天器被高温融化,为此科学家采用了特殊的太空舱,其中使用了一种叫做气壳的烧灼材料来吸收和带走热量,火星大气层的薄度也能够让降落伞的效果变差,所以需要运用反冲火箭来保证探测器的安全。

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在2021年2月10日,搭载天问一号抵达火星的祝融号是我国自主研发的第一辆火星车,并于同年5月14日成功登陆火星北半球的乌托邦平原,中国成为继美国之后第二个成功将巡视器着陆到火星表面的国家,在此之前,苏联和美国也曾经向火星发射过探测器,在1960年的时候,前苏联科学家向火星发射了火星1号探测器,这时人类探索火星的开端,在1964年,美国成功发射水手4号探测器,这是人类第一个登陆火星的探测器,我国的祝融号火星车重达200公斤。它采用了很多黑科技,比如说高性能纳米凝胶隔热保温材料,这种材料密度比空气还轻,能够阻隔火星表面低至120摄氏度的极寒,还能够抵挡着陆发动机产生高达1200摄氏度的高温热量。

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在祝融号的顶部还装有一个像双筒望远镜样子的设备,科学家将其称为是集热窗,它能够直接吸收太阳能,然后利用一种叫做正十一烷的物质储存能量,在白天火星温度升高,这种物质吸热融化,到了晚上温度下降,这种物质在凝固的过程中就会释放热量,它的效率非常高,祝融号的着陆平台太阳翼设计,在“祝融号”着陆平台的太阳翼设计上,设计团队曾经尝试了很多方案,包括一个圆盘形、两个圆盘形、甚至类似蝙蝠翅膀样子。最终,“祝融号”太阳翼的进化史中,设计成4片,且向后展开,这样,火星车到达火星表面再向前驶离着陆平台都没问题。但如果向后走,后面两个太阳翼会触地,所以,又进一步调整,把后面太阳翼向侧后方调了一定角度。祝融号主要由轨道器、登陆器和巡视器三部分组成。

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其中轨道器负责环境监测和数据传输,登陆器主要负责将巡视器稳定的送达火星表面。而巡视器则负责在火星表面进行实地勘察和科学实验,巡视器携带了很多科学仪器,比如说气象、地质、物理等探测设备,以及一个火星地面穿透雷达,用于探索火星地下水的分布。而且科学家针对火星冬季极端的低温和沙尘天气,科学家采用了发电效率最高的砷化镓太阳帆板,而且还在上面度了一层防尘涂层,这些涂层能够有效减少火星灰土在表面的附着力,类似于下雨天,荷叶上面的水珠越来越多,但是雨和荷叶不会粘连,微风一吹,水珠就会掉下来,另外“祝融号”的太阳翼还有定向追踪功能,它的原理就好像向日葵一样,能够永远面向太阳,这样就可以最大限度地获取太阳能!

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再加上专门为祝融号火星车设计了自主休眠模式,在能源降低到一定程度后系统将自动进入休眠模式,待光照条件好转后,再自主转入工作模式!以此用来保证火星车顺利度过火星寒冷的冬季!前段时间,科技日报表示,祝融号发现火星低纬度地区存在液态水,这让很多科学家都感到非常兴奋,毕竟水是生命之源,地球上的生命最早就诞生于水中,科学家认为,地球上的生命都是由简单的生物进化而来的,由最初的单细胞生物进化为多细胞生物,由多细胞生物进化为海洋生物,由海洋生物进化为两栖生物,由两栖生物进化为陆地生物,人类就是由陆地生物猿类进化而来的,而地球上之所以能够拥有如此多的水资源,主要感谢彗星,科学家认为,地球上的水资源都是彗星带来的。

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科学家发现彗星的长尾里被探测到大量的水分子,这说明彗星内部含有水,柯伊伯带的众多大小天体中也含有水。这些水是从哪里来的?它们又是如何产生的呢?我们知道水分子由两个氢原子和一个氧原子通过共价键连接而成,氢是宇宙中最丰富的化学物质,约占所有重子质量的75%。氧产生于大质量恒星内部的核聚变反应,它在银河系中的丰度居第三位,仅排在氢和氦之后。由此可见,水的主要原材料在宇宙中不但不稀缺,反而还极其丰富。氢气可以很容易地在氧气中燃烧,发出热量并生成水,这说明氢与氧的化合作用所需的门槛并不高。大质量恒星通常在星云中形成,这里散布着大量氢原子和氧原子。恒星的形成伴随着强烈的气体和尘埃风扩散。当恒星形成过程中巨大的冲击波向周围扩散时,它会压缩并加热附近星云中的气体,其中的氢与氧大量结合迅速产生出水。

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这些由恒星能量产生出来的水气会被继续向远处吹,随着距离的增加,它们冷却并聚集在一起,形成水冰。在太阳系早期的时候,太阳系的环境并不稳定,经常会出现彗星到处乱飞的场景,大量的彗星朝地球飞来,并且撞击到地球上面,将水资源留在了地球,久而久之地球上面的水资源变得越来越多,慢慢的变成了我们今天看到的这样,不过火星上面的水资源和地球上面的水资源相比,简直就是小巫见大巫,目前火星上面的水资源非常稀少,想要诞生生命是非常困难的,前段时间,丹麦哥本哈根大学星体和行星研究中心的一个研究团队在《科学进展》杂志上面发表了一篇关于火星的研究论文,这个团队认为,火星在45亿年前,上面存在大量的液态水,而且深度达到了300米。

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这说明火星早期的水资源比地球上的水资源还丰富,既然如此,为什么火星变成了现在这个样子?根据探测器传回的图片我们能够知道,火星上面有冰盖和非常稀薄的大气层,火星表面有沉积结构,地表下面有富含硅酸盐的岩层,甚至还有赤铁矿颗粒,所有这些发现都表明水曾经在火星表面能够自由的流动,不过科学家认为,火星上面的水资源已经消失了近10亿年的时间,科学家猜测,在早期的时候,有一颗巨大的行星撞击了火星,导致火星的磁场消失了,这使得火星变成了一颗荒芜的星球,磁场对于生命来说非常重要,它能够牢牢的抓住大气层,使得大气层不会被太阳风吹散,我们的太阳每隔一段时间就会释放出强烈的太阳风暴。

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科学家通过研究得出,太阳一直保持着高强度的物质转换,其内部的核聚变致使原子核之间相互碰撞和交错,在整个过程中会释放出大量的能量,这些能量能够转化为太阳的光能和热能,不过这个转化的过程并不是长久稳定的,太阳的表面其实经常会发生大规律的物质爆发,这些物质爆发的具体形式有太阳黑子、太阳耀斑等等,每一种都能够将大量的高能物质抛向太空,那么什么是太阳黑子呢?太阳是由日核、光球层、色球层以及日冕层组成。我们通过天文望远镜观测到的黑子就是形成在光球层的一种现象,根据科学家的研究得出,太阳表面的温度高达6000摄氏度,而核心温度高达1500万摄氏度,同时太阳表面的密度其实很小,只有水的100亿分之一,但是太阳中心的密度却是水的110倍,这么高的密度差加上里外的温度差异,就引发了太阳中物质的大规模运动,黑子就是其中之一。

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太阳耀斑就是太阳黑子产生的爆发活动,而太阳黑子的磁场结构非常复杂,它的磁力线容易变得很乱,当磁场中的磁能过多时,就会通过太阳活动释放出去,太阳耀斑就是一场磁能大爆发,火星大气层稀薄的原因就是太阳风暴所导致的,没有磁场的保护,大气层无法抵抗太阳风暴的袭击,所以火星才会变成今天这个样子,大气层对于生命来说至关重要,要知道大气层能够抵挡宇宙中的各种辐射太阳光的紫外线,如果没有磁场的保护,那么宇宙中的辐射和太阳光的紫外线就会直接照射到生物的皮肤上,对生物造成巨大的影响,由于火星上面大气层稀薄,所以火星上面的生命都死亡了,虽然这些都是科学家的猜测,但也是有一定道理的。

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到目前为止,祝融号已经在火星上面工作了近300个火星日,累积行驶了1900多米,在火星表面留下了4000多个中字,取得了超过10GB的数据,根据祝融号搭载的光谱相机获取的科学数据,我国首次在火星表面发现了海洋沉积岩和岩石学证据,凭借这些数据成功证明了火星北部曾经存在过海洋,不过祝融号的火星探测之旅并不是一帆风顺,在2022年5月的时候,祝融号在经过一场特大沙尘暴时,选择了冬眠,不过祝融号进入冬眠之后,就再也没有醒过来,其主要原因是火星环境相比于地球来说太恶劣,根据科学家的研究我们能够知道,火星距离太阳大约有1.5个天文单位。这个距离相当于比地球距离太阳多出了7000多万公里,虽然祝融号采用了正十一烷蓄热机保温,但是由于祝融号火星车的着陆点是25.102度N109.914度E,在火星的北回归线附近。

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所以冬天的时候更加寒冷,白天的温度也只有零下107摄氏度左右,在晚上的时候祝融号火星车会休眠,在2022年5月18日,祝融号进入了休眠状态,预计在12月初的时候醒来,但是到现在位置,祝融号火星车并没有醒来,这样很多科学家都非常着急,如果祝融号火星车无法醒来,那么祝融号的旅行将会截至,要想祝融号自主唤醒,必须在光照和气象条件达到唤醒标准时,这样“祝融号”才会自己醒来。总计是有两个条件:

  1. 舱内的温度要高于-15℃
  2. 太阳能发电要满足火星车当天最小的用电量,要达到140瓦

这两个条件同时满足的时候,它会自动开机,然后与我们地面取得联系,继续进行自己的探索任务,所以,看上去这两个条件并不是很难一样,那为什么祝融号没有苏醒?科学家认为,除了火星温度寒冷之外,祝融号还受到了沙尘的累积,如果说沙尘沉积超出了我们的承受能力的百分之40,那么火星车就永远都不会醒过来,作为中国首次火星探测的火星车,没有苏醒的确也没有什么遗憾,中国祝融号的寿命大约为90个火星日。从实际情况来说,已经是远超我国设计寿命,实际工作已经达到了347个火星日,所以,算是超负荷地完成了我们的目标。即使祝融号火星车一直都不醒来,科学家也不会放弃对火星的探测,按照火星计划来看,天问二号已经基本完成了初样研制工作,发射日期大约是2025年左右。

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目前除了我国的祝融号之外,美国的毅力号也在火星上面探索,毅力号火星车经过6个多月的飞行,成功登陆在火星表面的耶泽罗陨石坑,作为美国耗资27亿美元的火星2020任务主角,毅力号是如何登陆火星的?相信大家都非常好奇,“毅力”号是NASA第5辆火星车,也是NASA第9次着陆火星。作为NASA耗资27亿美元的“火星2020”任务的绝对主角,“毅力”号的着陆火星方式和2012年的“好奇”号火星车相同,都采用了“空中起重机”。从地球到火星,“毅力”号需要飞行203天、4 .72亿公里。当抵达火星大气层顶部,“火星2020”任务开始执行进入、下降与着陆阶段(EDL)的任务,此时航天器的飞行速度达到每小时19500公里。“毅力”号进入火星大气后,与大气摩擦达到约1300摄氏度的温度峰值。

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“好奇”号火星车和“毅力”号火星车采用的降落伞+缓冲发动机反推+空中起重机的着陆方式,可满足重量更大的探测器软着陆要求,能精确着陆。毅力号也承载了很多先进的科技,首先就是核动力,可能很多看过照片的朋友能够发现,它和我们的祝融号是不一样的,从外表上来说,毅力号没有太阳翼,这是因为他们采用了核动力驱动,毅力号的MMRTG系统质量大约是45千克,使用4.8千克的二氧化钚作为稳定供应的热源,能产生约 110 瓦的电能,预计十几年的任务周期内将一直保持这个发电水平。而“好奇”号的MMRTG系统初期可以提供约125瓦的电力输出,预计14年后还有100瓦,两者的核动力系统配置差不多。核动力最主要的优势就在于,它不怕火星上面的寒冷天气。

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它的核心是一个啤酒桶大小的核电池,其被称为是放射性同位素热电发电机,和地球上发电的核反应堆不同的是,RTG不需要启动或维持裂变反应进行发电,它们被动收集-238衰变产生的自然热量,并将其转化为电能,它能够可靠的为航天器提供数十年的能力和热量。此外,毅力号装备了机械臂,上面有空心钻头等各种末端执行器,这个机械臂能够使得火星车对岩石进行更加深入的研究,除了这两个高科技之外,还有第三个高科技,那就是它携带的机智号火星直升机,登陆火星一年内,机智号一共在火星上面飞行了不少于12次飞行,飞行时间不低于1300秒,飞行距离超过了2.5公里,这件大大提升了火星探测器的效率,“毅力”号成功登陆火星一周年,做了许多重要的工作。

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比如除了不知疲惫地打孔之外,还首次成功在火星上合成了氧气,为人类将来移民火星奠定了技术基础。而“祝融”号是咱们第一辆火星车,虽然技术水平相比“毅力”号、“好奇”号还有一定的距离,但比美国第二代火星车“勇气”号、“机遇”号还是有一些优势的,从探测器对火星的研究我们能够知道,火星虽然上面还没有发现生命,但是火星环境确实要比金星环境好一些,不过和地球环境相比的话,肯定是不行的,相比于太阳系中的其它行星,火星还是值得探索的,而且很多科学家认为,人类未来可能会移民到火星上面,曾经著名的企业家马斯克表示,自己要在2050年之前在火星上面建立自己的工厂,虽然很多人对于马斯克的这个想法都不认可,但是马斯克已经朝着这方面开始努力了。

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马斯克想要打造一个一百万人规模,并且能够在火星上面持续自给自足的社区,运送一些人和物质上去,虽然前段时间,马斯克的星舰发射失败,但是这并不能够证明,人类移民火星不可实现,在航天领域,Spacex星舰无疑是一种具有革命性的技术。作为一款超高性能的火箭,它的成功发射将会为人类的航天事业带来深远的影响,据了解,Spacex星舰的直径是9米,全长120米,起飞重量超过5000吨,在可回收的情况下,它能够将150吨货物送入太空,在不可回收的情况下,它能够将250吨的货物送入太空,Spacex星舰的一级推进配置了33台猛禽2发动机,单台推力大约是230吨,火箭起飞总推力达到了7590吨,和我国最强的长征五号火箭相比,它对推力是长征五号的7倍,长征五号长5米,起飞重量是878吨,能将25吨货物送入地球同步轨道附近。

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Spacex星舰搭载的猛禽发动机采用低温液态甲烷与液氧作为推进剂。这种发动机具有很高的性能,能够为星舰提供巨大的推力,同时还便于在火星上直接生产。不过对于人类现在的科技来说,即使人类能够飞到火星上面,想要在火星上面生存下来也是一件非常困难的事情,毕竟我们需要改造火星的环境,火星上面没有食物,没有能够喝的水资源,昼夜温差巨大,而且大气非常稀薄,在这种条件下,人类现在移民到火星上,是不可能生存下去的,想要真正的实现火星移民,我们必须对火星进行改造,不过人类现在登陆火星都需要9个多月的时间,改造火星并不是一件容易的事情,不过大家也不要灰心,毕竟2050年距离现在还有很长的时间。

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人类作为地球上最有智慧的生命,人类的科技在不断的进步和发展,只要人类能够坚持不懈的努力下去,未来随着人类科技的进步,人类移民火星可能不再是难事,而且火星并不是人类的终极目标,要知道火星也属于太阳系中,太阳留给人类的时间可能只剩下10亿年的时间,10亿年之后,太阳的温度将会增加,到时候人类必须移民到太阳系外,虽然现在人类已经在太阳系外发现了很多类似地球的行星,但是这些行星距离我们非常遥远,没有人类无法飞过去,但是未来这些都是有可能实现的,小编希望人类能够早日实现自己的梦想,对此,大家有什么想说的吗?

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