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            誰能第一個把火星石頭撿回家?

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              一塊石頭看似普通,卻可以告訴科學家當地的歷史變遷、生命活動等各種信息,為了了解火星,尤其是生命是否在這顆星球上出現過,科學家希望去火星上撿幾塊石頭回地球。這種任務有多難?人類能做到嗎?

              “逐火嘉年華”

              2020年7月,中國、美國和阿聯酋三個國家向火星發射了探測器,爭先恐后地前去探索這顆紅色星球。這是因為2020年7月底至8月中正好是一個火星探索的窗口期。除了對火星進行常規的環繞、登陸和巡視,中國和美國對于火星探索有更大的野心,那就是從火星上帶回巖石或塵土樣本。

              

              火星探索窗口期

              火星與地球之間的距離是變化的,每隔26個月,會有一小段時間,地火距離較近,而且地球處于最適合飛往火星的位置,這段時間被稱為“火星探索窗口期”。

              熱鬧的火星

              火星是太陽系中與地球最相似的一顆星球,從古至今,人類對火星的好奇從未間斷。而人類利用現代科技對火星進行的探測活動從60年前就開始了,共有47次火星探測任務,其中45%的任務成功完成。

              

              這些送往火星的探測器有的環繞火星,近距離拍攝火星照片、搜集大氣信息;有的登陸火星,拍攝火星地表照片;有的自帶各種儀器,在火星上一邊巡游,一邊分析表面巖石樣本。目前,美國的好奇號火星探測器仍在火星上巡游,而數個航天器正沿著火星軌道飛行;三個新的火星探測器正飛往火星;載人登陸火星的計劃也已經提上了日程。然而,到目前為止,人類從未從火星上獲得過任何巖石樣本。

              月球巖石揭示地月形成的奧秘

              20世紀60年代的登月計劃不僅使人類登上了月球,而且帶回了許多月球巖石樣本,美國阿波羅載人登月任務帶回了2200塊總重382千克的月球巖石,前蘇聯的太空船也帶回了近半千克巖石樣本。中國計劃于2020年底實施月球采樣并返回的任務。

              這些樣本對于科學家而言,比稀世珍寶還珍貴,它提供了有關月球的許多訊息,如月球上的巖石成分、月球的年齡等,而最大的發現是月球巖石與地球巖石在很多方面非常相似。這一發現使科學家們提出了一個地月系統形成理論:45億年前,一個火星大小的天體撞擊了新生的地球,撞擊產生的碎片環繞地球并最終積聚成了月球。

              因此,巖石樣本是科學家揭示太空奧秘的重要線索。

              月球巖石是如此珍貴,在2018年,三塊僅重200毫克的月球巖石竟賣出了85.5萬美元的天價。

              撿石頭回家,解科學家心結

              其實,各種火星探索任務已經為我們帶回了大量清晰入微的火星圖片,火星探測器也對火星土壤成分進行了分析,那么,為什么我們還要花那么多功夫和資金去火星上撿石頭呢?

              

              火星探測器畢竟體積有限,而精密分析儀器體積通常很大;在地球上,有那么多精良的設備,那么多高端的實驗室和出色的科學家,可以從生物、化學等各個角度,深入到分子層面,挖掘更加豐富的火星信息。

              這一任務的最大意義在于解開科學家們一直耿耿于懷的心結:火星上究竟是否存在過生命。以往的所有探索都沒有發現直接的證據來證明火星生命存在過。既然無法通過探測器找到證據,那么,就得把巖石帶回地球,集全球科學家和科技之力來尋找。

              尋找火星生命的證據

              火星地表呈現出水流痕跡,而且地下水冰廣泛分布于火星赤道之外的所有地區,而水是生命的基礎,有水的地方,就有存在生命的希望;同時,火星探測器還發現了一些礦物,它們類似于地球微生物活動后產生的物質。如果火星上存在過生命,那將是一個比原子彈爆炸更有沖擊力的消息,說明地球不是唯一存在生命的星球,我們在宇宙中不是孤單的。

              中國天問二號的火星樣本返回計劃

              2020年7月23日,在位于海南的中國文昌航天發射場,巨大的長征五號火箭升空并進入預定軌道,成功為天問一號火星探測任務啟航。如果天問一號任務成功,執行采樣和返回的天問二號任務將于2028至2030年實施。

              

              天問二號將攜帶兩組設備:軌道器/返回艙和巡視器/上升器/著陸器。前者到達火星軌道后在那里等候,后者則在火星上收集樣本,火星樣本會通過上升器發射至火星軌道,與前者對接,返回艙會將樣本帶回地球。

              帶火星巖石返回地球有多難

              人類在50年前就實現載人登月了,到今天卻還未實施過地球和火星之間的往返飛行,更別說從火星上帶回巖石樣本了,這比地月之間的飛行難很多。

              

              前往火星的中國天問一號于2020年7月發射,要到2021年2月才能到達火星軌道,預計2021年4月才能著陸。距離使燃料的攜帶量增加,路程中的風險也增加。在如此遠的距離中自動執行多重任務也給技術上增加了難度。

              除距離遠之外,火星大氣與地球大氣相比,非常多變,也給火星上的發射任務帶來了很多挑戰。

              不過,人類的航天技術日新月異,已經突破了很多障礙,是時候迎接新的挑戰了。帶回火星巖石之后還有更大的挑戰——載人登陸火星。

              美歐的火星樣本返回計劃

              美國宇航局和歐洲航天局也在聯手實施火星樣本返回任務,他們計劃從地球進行3次發射任務,分步驟完成,期望在2030年收到來自火星的石頭。

              

              2020年7月發射的探測機器人到達火星后,會在火星表面收集巖石樣本,并放置在特定區域;第二次發射的是樣本回收和火星發射裝置,將已收集好的火星巖石樣本裝入一個籃球大小的容器中,并將它發射至火星軌道;第三次火箭發射任務將把地球軌道返回器送到火星軌道,接到裝有火星巖石的容器并將它帶回地球。

              誰會第一個帶回火星石頭呢?我們拭目以待。

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