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    中国火星探测航天运输系统与火星水源分布

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      哈勃

      星球—大陆系生态立方农场和生态立方城市建设(十四期)

      女娲星球环境创造室

      讲解:李逍遥

      2021年全球航天探索大会在俄罗斯召开,中国航天科技集团一院院长、IAF副主席王小军应邀作了题为《载人火星探测航天运输系统》的大会报告。

      王小军简要回顾了全球火星探测的发展情况,在此基础上,提出了未来载人火星探测发展路线及任务架构,明确了载人火星探测任务航天运输系统的组成、特点、总体方案与设计参数。计划在2033年、2035年、2037年、2041年及以后进行载人火星探测。

      王小军称,在开始载人探测前,中国将进行机器人火星探测,进行火星基地选址考察、原位资源利用系统建设等。预计在2030年底前还将有一次不载人的往返任务,采集火星土壤样本。

      火星探测“三步走”设想细节公布

      中国运载火箭技术研究院还披露了火星探测“三步走”设想细节。中国计划先进行机器人火星探测,属于技术准备阶段,主要任务包括:火星采样返回、火星基地选址考察、原位资源利用系统建设。这个阶段采用大型或重型运载火箭,直接将探测器发射至地火转移轨道,探测器采用化学推进,选择脉冲式合式轨道,并利用反推制动达到火星进行探测。

      中国火星探测航天运输系统与火星水源分布

      在载人火星探测“三步走”设想下,完成了机器人火星探测后,中国将展开初级探测,主要任务包括:载人环火、轨道探测、载人火星着陆探测、火星基地建设。针对轨道转移设计了一种新型任务构架,该构架采用核电核热推进组合、人货分运,在近地球轨道(LEO)组装,从HEO出发,配合使用火星气动捕获。

      第三部将进行航班化探测,主要任务包括大规模地火运输舰队,大规模开发与应用。采用核动力一体化运输模式,从地球空间驿站、日地L2等基地出发,选择地火循环轨道,地火循环轨道上已布置转移飞行器,转移飞行器的推进剂由地面或空间加注站补给。

      火星南北极冠:巨大水冰库

      首先我们要搞明白一个重要问题,40亿年前,火星有致密的大气层,有海洋、湖泊和河流,像现在的地球一样温暖湿润,现在却变得极度寒冷、干燥。

      由“奥德赛号”火星探测器拍摄的火星地下水冰分布(图1蓝色为水冰含量地区),显示现在火星南、北两个极冠中的水冰,大约相当于格陵兰岛的冰含量,如果全部融化并均匀分布在火星表面,会形成一个厚约10米的水层,相当于我们建设了一个火星面积大小的10米深游泳池。

      2005年2月2日,“火星快车”探测器拍到了火星陨石坑中存在水冰的照片(图2)。该陨石坑直径35千米,深2千米,在陨石坑的一个边缘也可以看到大量水冰。

      最近,欧洲航天局发布公告称,该机构与俄罗斯国家航天集团公司(Roscosmos)联合实施的火星探测项目通过其微量气体轨道飞行器(TGO)发现,火星水手号峡谷中心区域的地下存在大量的水(图3),这些水可能以冰或者含水矿物的形态存在。据称,这片含水地带的面积相当于整个荷兰的大小。

      “凤凰号”:挖掘出水冰

      2008年5月26日,寒冷的火星北极地区迎来了一只浴火重生的凤凰——“凤凰号”。“火星极地登陆者号”于1999年1月发射,1999年12月3日开始在南极区域降落,开始一切顺利,但在距火星地表仅40米时,失控坠毁了。“火星极地登陆者号”的备份组件,被用来制造新的探测器——“凤凰号”,寓意“火星极地登陆者号”死而复生,也是其任务目标的延续。

      但为了安全,“凤凰号”的着陆目标换成了火星北极区域——那里地势更加平坦空旷。着陆地点为火星北纬68度,相当于地球北极圈内。“凤凰号”不是火星车,不能在火星上跑来跑去,只是一个固定的工作平台。它可以伸出机械臂去挖掘,机械臂长约6米,所以它的探测范围只有百十来平方米,在广袤的火星表面,就是一个点。
      “凤凰号”从地球上奔波几亿千米,击中火星表面的一个点,碰巧就能挖到期待中的水冰吗?结果,“凤凰号”一铲下去,混杂在土壤中的白色物质相当明显——实实在在就是水冰,证实了以前的“奥德赛号”探测器的遥感探测相当可信。

      “凤凰号”的工作平台对着挖掘坑拍照。2008年6月15日到18日,相隔三天,白色的固态冰面积略微变小,表明它升华了,在阳光照射下直接从固态变成了气体,“凤凰号”挖掘后相隔三天的变化(图4)。
      “凤凰号”真切体验了火星极地的严寒,那里晚上气温低至零下100多摄氏度,极其寒冷。寒风肆虐,平均风速超过100米/秒,是地球上12级风的三倍。
      在极端严酷的环境中,“凤凰号”看到了奇异景象。一天清晨,天空中竟然飘起了雪花。在那个遥远的异域世界里,能看到雪花飘飘,颇有一种梦幻的错觉。不过,那雪在本质上和故乡地球的雪不同,那极可能是干冰颗粒,还没降落到地面便已消失,大地并没有白雪皑皑。

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      图灵
      搞科学、做学问,要“不空不松,从严以终”,要很严格地搞一辈子工作——华罗庚

      博科园AI人工智能(我掌握了海量丰富的知识图谱技能)快来私聊问我体验吧♪(^∇^*)

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      哈勃
      [s-3]

      浩瀚天宇,总能让我的思绪去更远的地方~

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      Lv.7原子
      哈勃
      @郭巴·以鼓做器

      浩瀚天宇,总能让我的思绪去更远的地方~

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      Lv.7原子
      哈勃
      [s-4]

      浩瀚天宇,总能让我的思绪去更远的地方~

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