天問一號——奔火逐夢

“天問一號”探測器總重約5噸，由環(huán)繞器和著陸巡視器組成，著陸巡視器主要包括進入艙和火星車（圖1）。

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一、“天問一號”環(huán)繞器

“天問一號”環(huán)繞器要完成的主要科學(xué)探測任務(wù)包括五大方面：火星大氣電離層分析及行星際環(huán)境探測；火星表面和地下水冰的探測；火星土壤類型分布和結(jié)構(gòu)探測；火星地形地貌特征及其變化探測；火星表面物質(zhì)成分的調(diào)查和分析。

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“天問一號”環(huán)繞器搭載了7臺有效載荷，用于火星科學(xué)探測，包括七個部分：

（1）中分辨率相機，繪制火星全球遙感影像圖，進行火星地形地貌及其變化探測，如火星表面成像、火星地質(zhì)構(gòu)造和地形地貌研究。

（2）高分辨率相機，獲取火星表面重點區(qū)域精細觀測圖像，開展地形地貌和地質(zhì)構(gòu)造研究。

（3）環(huán)繞器次表層探測雷達，利用高頻電磁波的穿透特性對行星表面和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的巖性、電磁參數(shù)及主要組成成分進行探測研究；利用探測器星下點高度，開展火星表面地形研究；開展行星際甚低頻射電頻譜研究。

（4）火星礦物光譜分析儀，分析火星礦物組成與分布；研究火星整體化學(xué)成分與化學(xué)演化歷史；分析火星資源及其分布。

（5）火星磁強計，探測火星空間磁場環(huán)境，研究火星電離層及磁鞘與太陽風(fēng)磁場相互作用機制。

（6）火星離子與中性粒子分析儀，對火星等離子體中的粒子特性進行研究，了解火星大氣的逃逸；研究太陽風(fēng)和火星大氣相互作用、火星激波附近中性粒子加速機制。

（7）火星能量粒子分析儀，研究近火星空間環(huán)境和地火轉(zhuǎn)移軌道能量粒子的能譜、元素成分和通量的特征及其變化規(guī)律；繪制火星全球和地火轉(zhuǎn)移軌道不同種類能量粒子輻射的空間分布圖；與磁強計、離子和中性粒子分析儀等聯(lián)合研究近火星空間能量粒子輻射與大氣的關(guān)系、太陽風(fēng)暴能量粒子事件對火星大氣逃逸的影響與相互作用的規(guī)律以及火星粒子加速與輸運過程。

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二、“祝融號”火星車

火星車是在火星登陸并用于火星探測的可移動探測器，是人類發(fā)射到火星表面并進行巡視探測的一種“特殊車輛”?！疤靻栆惶枴贝钶d的“祝融號”火星車要完成的科學(xué)探測任務(wù)有：火星巡視區(qū)形貌和地質(zhì)構(gòu)造探測，火星巡視區(qū)土壤結(jié)構(gòu)（剖面）探測和水冰探查，火星巡視區(qū)表面元素、礦物和巖石類型探查，以及火星巡視區(qū)大氣物理特征與表面環(huán)境探測。

“祝融號”搭載了6臺科學(xué)載荷，包括：

（1）火星表面成分探測儀，火星表面成分探測儀包括激光誘導(dǎo)擊穿光譜儀（LIBS），短波紅外光譜顯微成像儀（SWIR）和微成像相機。LIBS（240～850 nm）用于元素組成分析；SWIR（850～2400 nm）用于礦物和巖石的分析和識別；微成像相機（900～1000 nm）可以獲得探測目標的高空間分辨率圖像。

（2）多光譜相機，獲取著陸點周圍的地形、地貌和地質(zhì)背景信息，進行空間分析，獲得巖石、土壤等可見近紅外光譜數(shù)據(jù)；采集各種白天和黑夜的天空圖像，以進行特定的大氣、氣象和天文研究。

（3）導(dǎo)航地形相機，拍攝廣角圖片，指導(dǎo)火星車的移動并尋找感興趣的目標（巖石/土壤等）；結(jié)合環(huán)繞器上搭載的高分辨率相機，將它們拍攝到的地面圖像進行比對，可以校準火星表面的真實情況；為其他科學(xué)載荷尋找感興趣的探測目標或區(qū)域。

（4）火星車次表層探測雷達，次表層探測雷達可以探測火星土壤的地下分層和厚度。包含兩個通道，低頻通道（15～95 MHz）可以穿透10～100米的深度（空間分辨率為幾米）；高頻通道（0.45～2.15 GHz）可以穿透3～10米的深度（空間分辨率為幾厘米）。次表層探測雷達可以隨火星車移動，持續(xù)收集地下雷達信號，探測地下物質(zhì)的大小和分布特征，并在垂直和水平方向上約束地下分層結(jié)構(gòu)，制約地下水冰和揮發(fā)物（如，水合礦物質(zhì)等）的分布。

（5）火星表面磁場探測儀，檢測火星表面磁場，火星磁場指數(shù)以及火星電離層中的電流。其主要優(yōu)點是可隨火星車移動；與環(huán)繞器上搭載的磁強計協(xié)同觀測，將對理解火星內(nèi)部的演變具有極其重要的意義。

（6）火星氣象測量儀，用于監(jiān)測火星表面溫度，壓力，風(fēng)場和聲音等的時間和空間變化。在著陸之前，還可以在環(huán)火軌道上收集溫度和聲音數(shù)據(jù)。

“祝融號”火星車相較于國外的火星車其移動能力更強大，設(shè)計也更復(fù)雜。它采用主動懸架，6個車輪均可獨立驅(qū)動，獨立轉(zhuǎn)向。除前進、后退、四輪轉(zhuǎn)向行駛等功能外，還具備蟹行運動能力，用于靈活避障以及大角度爬坡。更強大的功能還包括車體升降（在火星極端環(huán)境表面可以利用車體升降擺脫沉陷）、尺蠖運動（配合車體升降，在松軟地形上前進或后退）和抬輪排故（遇到車輪故障的情況，通過質(zhì)心位置調(diào)整及夾角與離合的配合，將故障車輪抬離地面，繼續(xù)行駛）。

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節(jié)選自：

包剛,鐘珊珊,趙宇鴳.?中國礦物巖石地球化學(xué)學(xué)會.?天問一號——奔火逐夢[EB/OL]. (2021-02-18).?https://mbd.baidu.com/newspage/data/landingsuper?context=%7B%22nid%22%3A%22news_9111885916901586465%22%7D&n_type=-1&p_from=-1

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