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月球探测环境与火星探测环境有哪些不同?

2021-09-14 16:58:39 来源:中国科技金融网·科技金融时报

人造卫星、宇宙飞船、载人航天、登月计划、火星探测……随着航天科技的进一步发展,人们对太空的探索在科技创新中焕发出新的光彩。

深空探测是人类航天技术发展的高级阶段,是对地外天体或空间进行的探测活动。目前深空探测的重点方向为:月球探测、火星探测、小行星与彗星的探测、太阳探测、水星与金星的探测、巨行星及其卫星的探测。

针对不同的探测对象,深空探测也面临着不同的挑战。以月球探测和火星探测为例,两者不同的环境特点会为深空探测任务的开展带来不同的影响。

月球环境包括近月空间环境和月球表面环境两类。其中,近月空间环境包括辐射、真空和微流星等;月球表面环境包括月球重力场环境、月球表面温度环境、月壤与月尘以及月球表面地形地貌等。不同的月球表面环境会对月球探测产生不同的影响。

比如月球重力环境,由于月球重力加速度仅为地球重力加速度的1/6,因此在这样的重力场环境下,人的操作和运动机械的动力性能都会有所改变。

再比如月球表面温度环境(月球热环境),包括太阳直接辐照、月球反照、月球表面红外辐射等多种因素。月球在黑夜和白昼的温差极大,黑夜极限温度可达-180℃,太阳直接照射时的极限温度可达+150℃,如此悬殊的差距,势必会给在月球表面行走的探测器带来前所未有的挑战。

我们都知道,由于月球没有大气层,因此月球表面的地形地貌整体呈现出坑坑洼洼的特点,月坑、高地、月海、悬崖和沟壑等起起伏伏,月壤、斜坡和裸露着的大量岩石碎块,皆是月球车行进的“拦路虎”。因此,加强对月球表面地形地貌的了解,合理选择着陆场、规划月球车探测路线,是保证月球车“畅行”的前期标准和重要工作。月尘的存在也是月球探测工作中必须要考虑到的问题,由于月尘是月岩风化后的产物,携带着静电荷,具有很强的粘接性,因此对探月设备的轴承、齿轮和其他构件具有很强的腐蚀性。

随着空间技术的不断发展,人类探测月球的方式也在不断进步,已有近旁飞越月球探测、撞击月球表面探测、环月探测、软着陆探测、采样返回探测、载人登月探测等多种方式,用以开展越来越丰富的月球探测活动。

火星是太阳系中的第四颗行星,火星的探测环境并不比月球轻松。其中火星重力场、火星大气、火星表面温度、火星气象、火星地形地貌等,是开展火星观测活动面临的巨大挑战。

首先,火星表面的平均重力加速度为3.7252m/s2,其数值约等于地球表面平均重力加速度的38%。

其次,火星的大气层很薄,主要成分是二氧化碳,薄薄的大气层使其难以通过大气运动传递表面的热量,因此火星表面的温度变化较大。

第三,火星与地球一样拥有多样的地形,包括高山、峡谷、平原,还有许多河道。火星的地表环境也很差,基本上是沙漠,沙丘、砾石遍布,并且南北半球地貌特征差异很大,南半球坑化速度更快,演变为混乱无序的、侵蚀较严重的多丘陵地形。

第四,火星环境中最令人苦恼的还是火星风的存在,它是火星上一种常见的魔鬼天气,由于火星的风速是地球风速的近10倍,因此威力巨大的火星风会带来持续数月的剧烈尘暴,弥漫整个火星,堪称火星的“至暗时刻”,严重影响光学探测的可见度。

由此可见,无论是月球探测还是火星探测,都可谓困难重重,但以月球探测和火星探测为代表的深空探测是人类了解地球、太阳系和宇宙,进而考察、勘探和定居太阳系地外天体的第一步。相信随着深空探测技术的飞速发展,人类必将向更远的深空进发。

[编辑: 陈嘉宜]
(本文来源:科技金融时报)
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