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ExoMars轨道器希图上马科学职责威尼斯网上手机官网,欧俄联合探秘金星乙苯气体

2020-03-12 07:36栏目:帮助中心
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[据ESA网站2018年4月9日报道] ExoMars轨道器将很快开始寻找可能与火星上活跃的地质或生物活动有关的气体的研究。

火星科学实验室任务中“好奇”号每个火星日至少发回250兆比特的数据。“火星2020”的数据发回率将与此相当,甚至更高,因为其仪器套件将产生大量数据。

“好奇”号的探测认为,火星大气中甲烷的背景水平平均为0.5ppb(1ppb=十亿分之一),相比之下,地球大气中的甲烷背景水平为1875ppb。但随着时间的推移,火星甲烷浓度发生了变化,最大喷射甲烷羽流的浓度达到45ppb,“好奇”号也检测到大约7ppb的波动。

TGO现在每2个小时环绕火星一次,在校准和安装新软件之后,将开始常规的科学观察。TGO携带的4种仪器将对大气、表面和地下进行互补测量,其相机将有助于表征火星表面上可能与痕量气体源有关的特征。TGO的仪器也将寻找隐藏在火星表面以下的水冰,潜在的痕量气体来源可以指导未来任务着陆地点的选择。

此外,“火星2020”上的科学仪器套件产生的数据将比历史上任何着陆任务都多,需要一个可靠的数据中继系统来确保首要任务目标实现。虽然“火星2020”有直接与地球通信的方法,但依靠“直接到地球”链路,数据速度从兆比特/秒降低到大约一千比特/秒。数据速率相差三个数量级,就像是将互联网接入的高速宽带切换到调制解调器拨号。缺乏有效的数据中继卫星,将对NASA成功实施旗舰级巡视器任务和20年代着陆任务产生威胁。

火星甲烷存在证据不断累积

TGO将很快开始为NASA的“机遇”号和“好奇”号探测器提供通信中继。最终,它将每周提供多次数据中继连接。

NASA“火星2020”巡视器项目正处于实施阶段,计划2020年7月发射,预算为24亿美元,是“好奇”号的后续任务。NASA为“火星2020”规划了重要的原位科学探测任务,巡视器将钻探并贮存火星表面样本,为尚未完全规划好的采样返回任务奠定基础,将有力促进搜寻古代或现存生命迹象的目标实现。

(科技日报北京4月24日电)

在今年2月结束“气动制动”一年之后,痕量气体轨道器到达其最终轨道。变轨操作使TGO掠过火星高层大气的顶部,利用其太阳能帆板的拖曳力,从其最初大约200千米×98000千米的大椭圆4天轨道进入距离火星表面更低并接近圆形的最终轨道。

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密歇根大学安娜堡分校行星科学家苏西尔:安翠雅说:“地球大气甲烷的95%来自当前和过去的生物,所以,科学家自然也想知道,火星甲烷是否也起源于生物。”

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NASA已经投资了几个备用航天器,但都不是上述两个主要中继卫星的理想替代者。其中的一个备用航天器是“火星大气与挥发物演化任务”,具有专门的硬件,能够充当数据中继卫星,但因科学轨道较高,每天只能越过巡视器一次。如果需要,可以将“火星大气与挥发物演化任务”重新定位到更圆的轨道,但将会大大影响该任务的科学探测成果,而且即使如此,旋进轨道仍然会对火星表面探测规划造成障碍。

该轨道器是欧洲空间局与俄罗斯联邦航天局(Roscosmos)合作的火星探测任务ExoMars的一部分,其于2016年3月发射,当年10月进入火星轨道。现在,绕火星1000周后,这个3.5吨重的探测器到达了研究火星大气的理想位置,并已经准备好进行第一次科学探测。

“火星2020”巡视器将于2020年7月发射,2021年初着陆火星。按地球时间算,其首要任务大约持续三年,也就是到2024年。此外,它还有可能开展一项拓展任务。到那时,可能是唯一可以支持巡视器常规操作的数据中继卫星“火星勘测轨道器”将达到20岁,即便能在“火星2020”执行任务期间继续运行,也不可能持续运行至本世纪20年代末,这意味着NASA未来火星表面探测任务的通信基础设施将存在空白。

火星甲烷存在的证据确凿,但关于其来源的争论加剧了。

“火星2020”的科学仪器套件将比历史上任何着陆任务产生更多的数据,但需要一个可靠的数据中继系统,才能确保首要任务目标的实现。

英国行星科学家玛尼什:帕特尔参与了主光谱仪NOMAD和彩色相机CaSSIS工作,他说:“我们正在寻找诸如撞击坑、岩石滑坡或大裂缝之类的东西。”

ESA也有两个在轨运行的轨道器,都可作为备用中继卫星。2004年发射的“火星快车”具有为NASA的火星表面探测任务提供数据中继的能力,但数据速度比“奥德赛”或“火星勘测轨道器”慢。“痕量气体探测轨道器”于2016年秋天抵达火星,装有NASA提供的天线系统,能与地面设备进行高速通信。虽然“痕量气体探测轨道器”的中继带宽容量比任何尚未发射的火星轨道器都高,但它和“火星快车”的轨道都随当地时间发生旋进。此外,微量气体探测轨道卫星的首要任务是支持ESA 2020年即将推出的ExoMars巡视器任务。

火星的大气几乎全是二氧化碳,甲烷与水蒸气、臭氧一起,在火星干燥寒冷大气中所占比例不到1%。但研究人员对甲烷尤其感兴趣,因为这些微量气体可能是生命或地质活动的信号,它为研究火星的气候历史提供了线索。

而在任务开始的最初这几个月里,科学团队希望绘制出火星甲烷水平,为研究人员提供他们渴望的线索。对于已经持续了十多年的争论,它应该可以给出回答了。

TGO运载的四种主要科学仪器,将收集数据以创建火星痕量气体全图,并以前所未有的细节展示这些气体在火星上的存在及其随时间变化的情况。

此外,彩色相机CaSSIS将构建火星地形的详细3D地图。如果其他仪器确定甲烷浓度峰值,研究人员将能够通过CaSSIS资料,查看几乎同时拍摄的图像,以尝试识别火星表面可能的甲烷来源。

未来几个月或能结束争论

几个世纪以来,火星大气中的化学反应原本应该摧毁了任何甲烷分子,但可测量到的甲烷水平表明,肯定有活性源头正在对火星甲烷总量做着补充。科学家利用地球望远镜、火星轨道器和“好奇”号探测器等,在火星大气中捕捉了15年的甲烷,甲烷存在的证据在不断累积。

4月初,一个名为微量气体轨道器的探测器抵达火星上空的指定环形轨道。21日起,TGO开始收集关于火星甲烷气体的科学数据。

欧空局TGO项目科学家哈肯:斯威德汉姆说,团队可能在下个月就能真正了解仪器敏感性。帕特尔说,下一步是要验证仪器灵敏度是否如预期那样高。TGO设计用于检测低至1ppb的痕量气体浓度,也能检测低至0.02ppb的甲烷浓度。当然,灵敏度最终取决于火星大气中温度和灰尘水平等因素。

TGO是首个专门设计用来研究火星甲烷的航天器,它有望解决火星科学中最具争议性的谜题之一:火星上的甲烷究竟起源何处?

有效科学载荷将派上用场

欧俄联手探秘火星甲烷气体 ——火星科学最具争议谜题或有定论

其中,主光谱仪NOMAD在电磁波谱的红外、紫外和可见光部分工作。它能够让航天器在距离地面400公里的轨道高度,透过大气向下看。美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心行星科学家迈克尔:穆马说,NOMAD探测大气的灵敏度较高,它搜集的数据能够识别吸收不同波长光的各种气体及其光谱特征。

对团队来说,这将是一个令人紧张的时刻,欧空局计划在2020年年底之前结束TGO科学任务,然后,其将成为ExoMars于2021年到达火星的漫游车的中继站。

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加州理工学院行星学家贝塔尼:埃尔曼说:“甲烷浓度的变化,意味着应该有活跃的来源或强烈的地质下沉等。”

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