火星探测向纵深挺进

新火星探测器 2016年探测火星内核 美国东部时间2012年8月6日,"好奇号"火星车在火星盖尔陨石坑中心山脉的山脚下成功着陆,任务在于探索火星是否存在适宜生命存在的环境.两周之后的8月20日,美国国家航空航天局(NASA)宣布,将在2016年发射新火星探测器"洞察号"(InSight),用于探索火星内核. 与"好奇号"火星探测项目的25亿美元投入相比,"洞察号"项目的预算仅有4.25亿美元.这一项目仍由"好奇号"项目的美国国家航空航天局喷气推进实验室(JPL)组织实施,项目负责人是喷气推进实验室的任务专家布鲁斯·班纳特(BruceBanerdt).     

2021年天文学热点回眸

回顾了2021年天文学领域取得的重大进展,盘点了一系列重大的成果和事件:在火星探测方面,多国探测器相继抵达火星并开展科学研究,"洞察号"首次揭秘火星内部构造;中国高海拔宇宙线观测站(LHAASO)观测到1.4 PeV能量的光子;"悟空号"取得氦核70 GeV至80 TeV能段的精确能谱;冰立方中微子天文台(IceCub...     

火星上的冰能证明生命存在吗

2008年6月20日,负责"凤凰"号火星探测任务的科学家确认,"凤凰"号在火星上发现的坚硬明亮物质的确是冰冻水。科学家们由此产生疑问,在漫长的历史长河中,火星上的这些冰冻水是否曾融化过·是否诞     

火星上存在生命吗? 火星:现代新神话

正关于地球外生命、尤其是火星生命的推测就像一个"现代神话",对外星生命的猜想,传达最多的是人类对自身的认知。自2020年7月从美国发射,经过2亿多英里的长途跋涉后,美国"毅力"号火星车于2021年2月18日着陆火星。在登陆火星不到一周的时间里,"毅力"号已经发回了大量照片,再现了一个高清晰度的360度火星表面全景。     

科技事件

"凤凰"号探测器飞赴火星8月4日,美国宇航局"凤凰"号火星着陆探测器由一枚德尔塔2型火箭搭载升空,开始飞往火星。按照计划,"凤凰"号     

科技事件

"凤凰"号探测器登陆火星美国西部时间5月25日16时53分(北京时间26日7时53分),美国"凤凰"号火星着陆探测器成功降落在火星北极附近区域。按照计划,"凤凰"号着陆后将展开为期3个月的火星地面探测。它将利用先进的挖掘臂深挖火星地表,寻找可能埋于地下的冰,帮助科学家了解这里是否曾经存在适宜生命的环境。     

“好奇”号发现火星表面曾有水流淌过

"我找到了一条火星古老河床的证据,它与地球上一些河床相似!""好奇"号在自己的推特上宣布。美国航天局认为,"好奇"号火星车发回的图像表明火星表面曾有水流淌过。科学家根据图像中火星砾岩层中石子大小和形状的信息,推算它们曾被外力运送,且这种外力     

科学奇闻60秒

正火星上打印3D冰屋在茫茫火星,建起什么样的建筑最适合人类居住?在NASA最近的3D打印栖息地设计赛中,"火星冰屋"脱颖而出!设计者的思路:火星冰屋采用透明冰块进行3D打印,内部有膨胀膜将房屋外部和火星大气层隔开,成为宇航员的"后院",进出时必须佩戴氧气面罩,还有厨房、垂直温室、图书室供人使用,甚至还能成为夜里的荧光灯塔。     

火星磁尾解释大气为何消失

<正>极其稀薄的大气层是火星不适宜生命生存的最主要原因之一。但是,火星怎么会弄丢自己的大气层呢?近日,NASA的火星大气与挥发演化探测器(MAVEN)似乎找到了答案:原来,火星拥有一条"隐形"的磁尾,因与太阳风作用而发生扭曲。而这一过程很可能令这颗红色星变成了冰冷的荒漠。"火星的磁尾在太阳系中独一无二,"MAVEN项目的科学家Gina Di Braccio解释道,"它与金星的磁尾不同,因为金星本身没有磁场;和地球的磁尾也不同,因为地球拥有活跃的磁场。它像是这两种情况的混合体。"     

新一轮火星水资源考察

每隔两年有一次拜访火星的机会。19916年12月,美国发射了"火星探路者"和"火星全球勘测者"两艘探漏飞船,它们于1997年飞抵火星,给人类带来火星表面图像和新的信息,在全世界掀起空前的火星热。两年之后的1998年又掀起探访火星的高潮。从1998年7月到1999年1月美国和日本相继发射了3艘探测飞船,竞相拜访火星。如今,火星就像它的名字那样,真的"火"起来了。火星有水吗?飞船上天找答案关于火星上有水的说法,可以追溯到早期天文学家观测火星表面时发现的纵横交错的"运河",人们甚至据此猜测火星上有人居住。后来的天文观测证实,所谓的"运河"是一种错觉。"水手9号"等探测飞船进一步发现,火星上气候恶劣,氧气极少,由此火星有水的说法也就沉寂下去了。但是1997年美国"火星探路者"飞船在火星的阿瑞斯平原着陆,发回的     

基于无线电掩星观测的火星电离层观测研究进展

火星电离层早期的观测数据非常少,除了Viking登陆器对火星电离层的在位测量外,火星电离层的主要物理信息是通过掩星观测方法得到的.近年来,Mars Global Surveyor和Mars Express轨道器通过掩星观测的方法对火星的上层大气和电离层进行了长期的观测,得到了大量的火星电离层电子密度廓线资料.火星电离层受到来自太阳EUV和X射线辐射、太阳风、太阳耀斑、中性大气、表面壳磁场、宇宙射线、流星等多种因素的影响,使其结构发生瞬态或季节性的变化.本文介绍了行星无线电掩星探测的基本原理和技术特点,回顾了国内外科学家们基于已有的火星掩星观测数据（主要是Mars GlobalSurveyor和Mars Express）在火星电离层研究中的一些最新科学成果,并详细介绍了火星电离层的结构和火星夜间电离层的主要特征.     

深空探测的现状、展望与建议

 回顾了人类深空探测的历史,探讨了人类深空探测的科学动机、技术挑战和可持续发展的路径,并对中国未来深空探测的发展提出了相关建议。     

深空探测对我国地面测控站升级的需求?

我国近年建成的深空测控网可以对未来的火星探测任务和其他深空探测任务实现自主测量和控制,并且同时具备对深空探测器的微波测速测距和VLBI测量能力.遥远深空探测任务加大了微波信号在星-地链路之间的往返传输时间,改变了测控链路信号的上、下行路线几何构型,导致同一个天线系统难以对探测器同步完成上、下行链路的业务,是对目前地面测控通信能力的挑战.本文以典型的火星探测为例,分析了深空探测器的微波闭环跟踪测控对我国深空测控系统单站设备的升级需求,并对深空站相应的改造提出了建议:1)单站单一天线上、下行时分交替测控模式;2)利用设置了单一天线的多个深空测控站协同三程开环链路测控,实现对探测器的控制和遥测;3)采用DSN/JPL/NASA的方案,在每个深空测控站配置多套天线系统,全部天线共用台站时频资源实现单站闭环上、下行实时连续测控.     

2019年深空探测热点回眸

深空探测是空间科学探索与发现的重要方式之一。2019年全球在轨工作的深空探测任务有29个,皆为非载人航天任务,主要开展了月球、火星和小行星等的探测、深空太阳观测及日-地L1点空间天气监测和L2点空间天文观测。在纪念人类登月50周年之际,美国加快推动重返月球的阿尔忒弥斯计划,中国嫦娥四号任务着陆器和玉兔二号月球车对月球背面的就位探测和巡视勘察陆续产出一批国际关注的科学成果。美国新视野号任务飞掠柯伊伯带小天体"2014 MU69"的首个科学成果揭示了该"接触双星系统"的发展、地质与构成。日本隼鸟二号任务完成对"龙宫"小行星的两次采样探测、启程返回地球。除了"史诗级"的太阳探测帕克号任务,被"遗忘"在L1点的多个超期服役的空间天气监测科学任务如SOHO、WIND等表现依然稳定和出色。2020年,人类将迎来探测火星的新发射窗口,中国、美国和欧洲等即将实施的多个火星任务引人注目。     

新疆奇台110米射电望远镜

计划在新疆奇台建设的110米射电望远镜(简称QTT)将位居国际一流大科学装置之列,成为世界最大的全向可转动射电望远镜.QTT在引力波探测、黑洞发现、恒星形成、星系起源等基础科学研究领域将发挥重要作用,并可发展应用于深空探测,如探月工程和火星、金星探测.QTT设计方案考虑多种科学目标的需求,其关键技术包括:大口径天线结构设计技术、天线主动面技术、大惯量机架精密伺服控制技术、超宽带馈源技术、低噪声放大器技术、多波束接收技术等.QTT关键技术的突破与应用,将促进我国信息、精密机械加工和自动控制等工程技术领域的发展.QTT各系统建设将以自主创新为主,通过国际合作引进和采用相关尖端技术完成.     

基于着陆器地基测量的火星定向参数确定

火星定向参数的精确测定对约束火星内部结构以及极区干冰变化的建模具有重要意义.基于未来的火星着陆任务,仿真分析了利用双程多普勒与距离测量方法直接跟踪着陆器,解算火星定向参数所能达到的精度.结果表明,通过双程多普勒和双程测距直接跟踪火星着陆器超过200个工作日,将显著提高火星岁差、章动以及日长变化参数的精度,约800个工作日后,岁差参数精度可较目前提高5–10倍,章动参数精度可达到10–30 mas,日长变化与钱德勒摆动参数精度可收敛至5–10 mas,这一精度水平可以满足研究火星内部结构与大气物质交换的需要.通过分析不同纬度着陆器的解算结果,发现高纬度的着陆器有必要进行距离测量,以保持岁差和章动参数的解算精度.此外,研究还发现,当火星星历误差小于75 m时,双程多普勒数据解算火星定向参数的精度不受影响,而对于双程测距数据来说,只有当火星历表精度优于0.15 m时,定向参数的解算结果才具有可信性.     

Planetary science: are there active glaciers on Mars?

Head et al. interpret spectacular images from the Mars Express high-resolution stereo camera as evidence of geologically recent rock glaciers in Tharsis and of a piedmont ('hourglass') glacier at the base of a 3-km-high massif east of Hellas. They attribute growth of the low-latitude glaciers to snowfall during periods of increased spin-axis obliquity. The age of the hourglass glacier, considered to be inactive and slowly shrinking beneath a debris cover in the absence of modern snowfall, is estimated to be more than 40 Myr. Although we agree that the maximum glacier extent was climatically controlled, we find evidence in the images to support local augmentation of accumulation from snowfall through a mechanism that does not require climate change on Mars.     

Hf-W-Th evidence for rapid growth of Mars and its status as a planetary embryo

Terrestrial planets are thought to have formed through collisions between large planetary embryos of diameter ～1,000-5,000?km. For Earth, the last of these collisions involved an impact by a Mars-size embryo that formed the Moon 50-150?million years (Myr) after the birth of the Solar System. Although model simulations of the growth of terrestrial planets can reproduce the mass and dynamical parameters of the Earth and Venus, they fall short of explaining the small size of Mars. One possibility is that Mars was a planetary embryo that escaped collision and merging with other embryos. To assess this idea, it is crucial to know Mars' accretion timescale, which can be investigated using the (182)Hf-(182)W decay system in shergottite-nakhlite-chassignite meteorites. Nevertheless, this timescale remains poorly constrained owing to a large uncertainty associated with the Hf/W ratio of the Martian mantle and as a result, contradicting timescales have been reported that range between 0 and 15?Myr (refs 6-10). Here we show that Mars accreted very rapidly and reached about half of its present size in only 1.8(+0.9)(-1.0) Myr or less, which is consistent with a stranded planetary embryo origin. We have found a well-defined correlation between the Th/Hf and (176)Hf/(177)Hf ratios in chondrites that reflects remobilization of Lu and Th during parent-body processes. Using this relationship, we estimate the Hf/W ratio in Mars' mantle to be 3.51?±?0.45. This value is much more precise than previous estimates, which ranged between 2.6 and 5.0 (ref. 6), and lifts the large uncertainty that plagued previous estimates of the age of Mars. Our results also demonstrate that Mars grew before dissipation of the nebular gas when ～100-km planetesimals, such as the parent bodies of chondrites, were still being formed. Mars' accretion occurred early enough to allow establishment of a magma ocean powered by decay of (26)Al.     

2020年深空探测热点回眸

 2020年国际深空探测事业稳步推进。回顾了2020年世界深空探测的工程成就和科学产出，评述了中国探月工程嫦娥五号采样返回任务以及嫦娥四号/三号的成果产出，对比了美国、中国和阿联酋3个火星探测任务，围绕在轨的35个深空任务梳理了包括太阳探测和行星科学的多项科学发现，讨论了深空探测发展的环境因素特别是新冠疫情的影响，并展望了全球2021年即将实施的深空探测任务。