2021年考试常识积累：人类为什么要探测火星？

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　　7月23日12时41分，我国在海南的中国文昌航天发射场，用长征五号遥四运载火箭，发射我国首次火星探测任务“天问一号”探测器。

　　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。天问一号探测器将在地火转移轨道飞行约7个月后，到达火星附近，通过“刹车”完成火星捕获，进入环火轨道，并择机开展着陆、巡视等任务，进行火星科学探测。

　　关于天问一号的相关常识大家可以查看这篇文章《“天问一号”发射成功，有关它你了解多少?》

　　为什么要探测火星

　　1、火星是离地球较近且环境最相似的星球。

　　2、研究火星对认识地球演变具有非常重要的比较意义。

　　3、火星上是否存在孕育生命条件，以及火星是地球的过去还是地球的未来，是火星研究的重大科学问题之一。

　　火星在哪些方面和地球相似呢?

　　温度——太阳系八大行星中，火星温度最接近地球。地球表面温度为最低零下89.2摄氏度，最高58.6摄氏度。火星的温度则是零下133—零上27摄氏度。

　　四季——与地球相似，火星上也有着四季更替。如果在火星上过日子的话，时间跟地球差不多，火星的一天是24小时39分35秒。

　　地貌——这颗“荒漠行星”也分布着高原、平原、峡谷和环形火山，南北极也有冰盖。

　　大气——火星大气密度仅为地球的1%，约相当于地球上33千米高处的大气密度，极为稀薄，成分以二氧化碳为主。

　　火星与地球也有很多不同之处。比如，火星表面的重力约为地球表面的0.38，磁场强度只有地球的1%等等。

　　但火星最最最吸引人类的，是人们在这里发现了明确的有水存在的证据。有水，就代表着生命存在的可能。

　　根据现有航天器的探测结果，我们已清晰可知火星拥有海岸线遗迹、河道痕迹、湖泊冲积扇等流水地貌痕迹，这些都表明火星在历史上曾经有过大规模的液态水。科学研究还表明，火星的北半球大部分是海洋、南半球大部分是陆地，这一点和地球恰恰相反。

　　“天问一号”有哪些目标?

　　将通过一次发射，实现“绕、着、巡”(火星环绕、着陆和巡视探测)三大任务，这在世界航天史上尚属首次。

　　开展对火星全球性和综合性的探测，并对表面重点地区进行精细巡视勘察。

　　火星探测器具体要探什么?

　　照相——看看火星长啥样，传回自己拍摄的火星图像。

　　测物质、测元素——火星表面有什么物质，这些物质的组成成分是什么。

　　测环境——探测火星的磁场环境、离子与中性粒子、高能离子等情况，探测器携带的这类仪器数量最多。

　　看火星内部——火星地下的分层结构如何，到底有没有水冰的存在等。

　　看火星气象——火星上的温度变化到底怎么样，可以测风、测温、测气压，还能听听火星上的声音什么样。

　　探测器如何从地球抵达火星?

　　最佳路线为“霍曼轨道”。

　　由于路途遥远，从地球发射探测器到达火星，一般都采用最省能量的轨道。考虑到风险、成本等因素，地球航天器到火星的最佳路线为1925年提出的“霍曼轨道”。

　　中国科学院国家天文台研究员郑永春对此作了形象的比喻，“可以把太阳系八大行星的轨道想象成一个大操场，火星在第四跑道，地球在第三跑道，内圈跑得快一些，外圈距离长、跑得相对慢一些。那么，从内圈到外圈发射探测器，最省力的方式一定是火星在前面、地球在后面，这样才有可能追上。否则在直线距离时发射，等到探测器飞过去，火星已经跑掉了。”

　　专家介绍，火星探测器发射时火星在地球前方44度，由于地球比火星“跑”得快，在探测器发射不久，地球会在某一个位置追上火星，因此往往存在一种现象，即火星探测器发射之后大约两个月左右，紧接着就会发生“火星冲日”，此时地球和火星的距离最近。“因此，发射火星探测器的时间窗口和‘火星冲日’并不是一个时间点。天文观测时代，‘火星冲日’时地火距离最近，是天文学家观测的最好时机;航天时代，更看重发射的时间窗口。”

　　探测器发射成功只是第一步，要圆满完成此次任务，“天问一号”还要经历六个阶段的考验。

　　一图了解后续六个阶段：

　　火星探测到底有多难?

　　窗口很短——去火星每隔26个月才有一个机遇期，其中大约有半个月的时间为发射窗口期。

　　成功率低——截至目前，人类总共开展40多次火星探测任务，成功率不到一半。

　　距离很远——火星距离地球最远达到4亿公里，以光速传播单程需近23分钟。也就是说，从地面上发送一种指令，探测器要在23分钟后才能执行，给测量、控制带来了新的难题。

　　环境全新——深空探测是去一个尚不确知的环境，大气、重力、光照等都对航天器的设计提出更高要求。