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火星,我们到了!

时间: 2021年05月17日 | 作者: Admin | 来源: 腾讯科学小会
2021年5月15日7点18分,我国首次火星探测项目“天问一号”探测器成功着陆火星!我国首次实现地外行星着陆,迈出了星际探索的重要一步!



“天问一号”首席科学家潘永信院士在航天城和探测任务指挥员、工程技术人员,以及同样对火星充满好奇心的公众一起,见证了这一历史画面。他们的目光,也随着“天问一号”探测器,飘到了遥远的火星。


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“天问一号”着陆器及巡视器(图片来源:CNSA)



 

向天一问,探寻火星的秘密


对于我们人类来说,地球是唯一的家园。但如果我们还想去哪里定居,火星就是太阳系里的不二之选。火星是离地球最近的一颗类地行星,有着和地球最像的演化历史。在火星上,有高山、有河谷、有大气,甚至有固态的水冰存在。


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图片来源:NASA


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图片来源:NASA


当然,火星与地球仍然有很多不同的地方:几乎没有磁场,缺少液态水,大气稀薄且多为二氧化碳,外太空辐射强度很高。要想移民火星,对火星的原位探测的科学研究就必不可少。


考虑到火星的巨大科学研究价值,世界多个国家都在进行各种探索。


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“天问一号”正在接近火星|CNSA


“天问一号”探测器是我国行星探测计划的第一个探测器,是在工程上首次能通过一次实现绕、落、巡的火星探测器。


在研究火星科学方面,潘永信院士率领来自中科院、高校、航天科技集团等单位的众多顶尖科学家,组成了我国行星科学探测的“梦之队”。研究团队坚持科技自立自强,并积极推动国际合作。


他们的工作,就是利用搭载在天问一号上的多个科学载荷,研究火星地质和物理环境,试图探究火星上是否存在生命,尝试回答太阳系的起源和演化,以及火星是否适宜人类居住等重大科学问题。


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图片来源于网络

 


被群星围绕的求学之路


和许多的科学家们一样,潘永信自高中毕业以后就一直在地质学、地球物理学上钻研着。他在中国地质大学(武汉)获得硕士,在中科院地球物理所获博士学位,之后一直在中科院地质与地球物理研究所(简称地质地球所)工作。


地质地球所历来大师云集,曾走出过包括“两弹一星”功勋奖章获得者赵九章和钱骥先生、我国工程地质学奠基人谷德振先生、国家最高科技奖获得者刘东生先生等一大批杰出的科学家,为祖国的地球科学、资源能源、地质工程事业作出了卓越贡献。目前在地质地球所工作的共有17名两院院士,兢兢业业地为我国科学事业添砖加瓦。


在这样有深厚文化底蕴的科学殿堂里求学、研究,潘永信无疑是幸运的。他坦言,在他求学途中,总能感受到前辈们扎实的科学理论功底,对国家事业的无限热诚,对科学的好奇以及治学的严谨。这在他和朱日祥院士的合作上可见一斑。


朱日祥院士是潘永信的老师,他们都是地磁学方面的专家。他们就不断开拓新的研究领域,既研究地球本体的科学问题,也探索和生活有关联且公众感兴趣的科学问题:鸽子怎样确保它们不会迷失方向?磁场是否会指引特定种类的细菌运动? 


在过去的二十余年里,朱日祥和潘永信师徒二人一起钻研着一个又一个科学难题,未曾间断。潘永信院士说:“有师如此,实乃人生幸事。”


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图片来源于网络


在熠熠星光中成长起来的潘永信,一直怀揣着家国情怀与科学热诚。自21世纪初,我国开始酝酿实施深空探测计划,行星科学发展于地球科学,有着地质学和地球物理学训练的他,也就顺理成章地投入到了行星科学的研究中。


事实上,早在十几年前,潘永信就带领研究生研究陨石记录的磁场等。2014年,中科院地球与行星物理重点实验室成立,万卫星院士担任实验室主任,潘永信担任实验室副主任,他们带领青年人积极投入到我国行星科学的发展中。该实验室的科学家承担了国家多个空间和行星科学研究的重大任务,成为了我国行星科学领域一支重要的科研力量。万卫星院士为我国行星科学学科建设和发展奉献了毕生精力。



天问一号,从中国向火星Say Hi


我国在行星科学领域研究起步较晚,但起点高、发展很快。美国在这一领域起步较早,先后已成功着陆“好奇号”,“毅力号”等5辆火星车。最近,“毅力号”已在火星表面成功利用二氧化碳制备出了5克的氧气,为人类在火星生存的必要条件—呼吸,带来了希望。


“天问一号”探测器成功着陆火星,迈出了我国在行星探测重要一步。据潘永信透露,针对一些科学目标,“天问一号”的环绕探测器将与刚刚实现软着陆的火星车“祝融”开展“天地联测”。随着我国“天问一号”探测器成功着陆,多点、多器的联合探测模式已掀开火星探测史的新篇章。


在科学任务上,潘永信所带领的“天问一号“科学团队,将迎接挑战,追求科学卓越。潘永信透露,此次“天问一号“探测的科学任务,包括研究火星形貌与地质构造特征、火星表面土壤特征与水冰分布、火星表面物质组成、火星大气电离层与表面气候及环境特征、火星物理场与内部结构。


潘永信院士向我们举例说明:“天问一号”可以利用携带的环绕器次表层探测雷达,火星物质成分分析仪、高分辨率相机等科学载荷,通过研究火星表面地质特征与着陆区地下水冰分布等,获取火星环境演化和生命生存的条件信息。


探测火星的表面土壤里是否含有生命需要的营养元素,甚至对改造火星土壤的可能性进行估计。在火星上生存,我们除了要解决呼吸的问题,还需要解决饮水,以及在火星上种植农作物(比如土豆)等难题。


针对很多大朋友、小朋友很关心的火星移民问题,潘永信院士也表示,如果能将这些问题的研究和相关技术攻关推进一步,人类距离移民火星就近了一步。


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天问一号拍摄的火星照片| 国家航天局


除了对火星的土壤和水冰进行研究,“天问一号”还将分析火星内部结构和物理场。对于“天问一号”科学团队来说,这些问题和“外星移民”一样重要。


以磁场来说,潘永信院士课题组此前一直在研究生物与地磁场之间的关系,发现有一些细菌对磁场十分敏感,在外磁场的作用下能作定向运动并在体内形成纳米磁性颗粒。这类趋磁细菌在自然界水环境和沉积环境中广泛分布,并行使重要的地质环境功能。试想一下,虽然火星上的磁场已所剩无几,但若是能通过对火星的过往磁场变化进行分析,就能知道那里曾经发生过怎样的风云变换。


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“祝融号”火星车| 图片来源于网络


目前,“祝融号”火星探测车已成功着陆火星。在紧张的调试工作结束后,它将和环绕探测器一起启动天地联测工作。


除“天问一号”首次火星探测任务外,我国行星探测计划还包括小行星探测,木星系探测,火星采样返回等任务。未来,还可能实施载人登月、登火,在月球和火星建立科研站,对整个太阳系进行穿越探测,甚至做一些“太阳系边际探测”。这些探索宇宙的任务,想想就让人神往。



仰望星空是少年的天性


当前太空探索已经成为科技前沿,推动我国行星科学研究发展既是机遇也是使命。在未来的工作中,可能要付出两代人甚至更多代人的努力,而潘永信院士对中国的青少年们寄予了厚望。


他说自己的童年时代,从仰望星空获得了遐想的翅膀。“仰望星空是少年的天性,保持好奇心,学好知识,将来加入到我国深空探测的事业中来。”


潘永信院士也希望大学生们能夯实基础知识,着眼长期目标,用激情,用智慧去探索星辰大海。他相信,这将使得参与其中的每个人,都有与众不同,丰富多彩的人生!