年7月23日12时41分在海南岛东北海岸中国文昌航天发射场长征五号遥四运载火箭托举着承担我国首次火星探测任务的“天问一号”探测器在中国文昌航天发射场点火升空01:01顿时，欢呼声一片人们纷纷竖起大拇指！成功发射后，又不禁想问“天问一号”探什么？人类为什么热衷探索火星？探索火星为何需要气象部门提供保障？为此，我们对话了四位专家，揭示其中缘由——本期专家：中国科学院地质与地球物理研究所副所长、中国火星探测计划首席科学家助理魏勇中国科学院国家天文台研究员郑永春中国气象局国家空间天气预报台副台长郭建广中国科学院地质与地球物理研究所副研究员何飞●人类为什么要探索火星？火星作为太阳系的一员，一直以来，都带有一种神秘的色彩。早在年前，人类就已经发现火星了。自始至终，探寻生命一直是火星探测的主要任务。一方面，科学探测的初始结果，基本上否定了火星高级生物的存在；另一方面，不断深入探测的发现表明，早期的火星环境完全满足生命的需求，甚至现代火星在地表以下的一些区域，仍存在宜居的环境。此前机遇号发现的“蓝莓”（赤铁矿结核）和石膏脉（水合硫酸钙矿物），均是火星曾有过温暖湿润环境的证据。NASA/JPL在过去半个世纪，人造飞船几乎是访问了所有的行星和大部分的重要的天然卫星。最终发现，火星还真是太阳系中存在生命希望最大的行星。郑永春解释道，首先火星是一颗岩石组成的固体星球，跟地球上有很多相似之处。古代的火星曾经有过江河湖海，曾经有过浓密的大气层和温暖适宜的气候。现代的火星有稀薄的大气层，有一定的磁场，可能仍然有液态水。在太阳系里，火星的环境最像地球，也是除地球外人类唯一有可能移居的行星。（左）凤凰号工作假想图；（右）凤凰号挖出的水冰，注意左下角新挖出的水冰4个火星日后挥发消失了。NASA/JPL魏勇说：“至少我们已经知道火星在40亿年前，她曾经是温暖湿润，遍地河流，那么火星的现在它到底代表了地球的昨天还是明天？人类在地球上还能生存多久？如果地球终将变得不宜居的话，人类有可能移民火星吗？这些涉及全人类的问题让火星成为行星探测最重要的目标。而且，对火星的探测与研究有助于人类进一步认识地球和太阳系的形成和演化，预测地球的未来变化趋势。”●“天问一号”探什么，怎么探？“天问一号”此次探路的主要任务包括：①采集影像资料②测物质，测元素，如火星表面有什么物质，物质的构成成分是什么③测环境④看火星内部，如浅层的地质结构、地底分层结构，有无等⑤看火星气象，如沙尘暴、温度变化等上述5个科学目标，将通过环绕探测和巡视探测共同实现，围绕火星是否存在过生命或生命存在的环境，以及火星演化和太阳系的起源与演化两大科学问题开展。此外，我国这次如果顺利着陆的话，将对火星展开局地探测，探测火星地表的气温、压强、湿度、风度以及地磁环境等相关信息，这在国际上也是首次。●“天问一号”装备了哪些高精尖仪器？天问一号由轨道器、着陆器、巡视器三个部分组成，将一步完成绕、落、巡三步，这将是世界上首次探索火星即完成软着陆任务。绕：轨道器环绕火星进行探测；落：着陆器软着陆于火星表面进行固定位置的地面探测；巡：巡视器（火星车）在火星表面进行不固定位置的巡视探测。我国首次火星探测任务将同时实施环绕探测和巡视探测，在国际上尚属首次。这种探测方式着眼于环绕器与火星车有效载荷之间的互动和配合，互为补充。何飞解释道，环绕探测是目前火星探测的主要方式之一，有利于获得火星全球性的探测资料。为了完成环绕探测科学任务，环绕器配置了中分辨率相机、高分辨率相机、环绕器次表层探测雷达、火星矿物光谱分析仪、火星磁强计、火星离子与中性粒子分析仪、火星能量粒子分析仪共7种有效载荷。中国第一个火星探测器外观设计构型图“天问一号”重公斤，为“毅力号”的四分之一，大小相当于一辆小型高尔夫球车。火星车将携带6台科学仪器，其中一台为探地雷达（GPR），它和“毅力号”上的探地雷达将成为火星上的首批此类设备。探地雷达将帮助调查火星的地层、结构以及永久冻土或冰的存在。●气象部门为“天问一号”提供了哪些空间天气保障？发射之后，“天问一号”要穿过地球的电离层，然后是地球的磁层，最后进入行星际空间，踏上奔火的漫长旅程。最重要的是，保障星地之间测控链路。测控信号会受到地球大气层、电离层以及行星际等离子体的影响，而电离层状态和行星际等离子体分布会明显受到太阳活动的影响。因而空间天气的保障，在这个过程中是非常重要的。“天问一号”会短暂通过辐射带，这里的高能粒子环境可能对飞行器影响不大；然而，一旦飞行器飞出地球磁层，进入行星际空间，就会遭遇新的环境影响，主要是银河宇宙线和太阳高能粒子的直接影响。此时，太阳风暴的预警和预报尤为重要。国家空间天气预警中心将对飞行器发射、“奔火”途中的空间天气状况进行预报，并定期制作空间天气专报。●围绕火星探测任务，气象部门做了哪些努力？郭建广表示，火星探测属于重大的航天任务。我国的重大航天任务，气象部门都会积极参与，提供服务。两年前，气象部门就开始和相关任务部门进行多次技术沟通，确定空间天气保障需求。以往我国的一些重大航天任务大多在近地空间，可以利用风云卫星对近地空间环境要素进行探测，提供空间天气保障。但地球到火星之间，以及火星的大气和空间环境均在常规卫星的探测能力之外，仅有一些为数不多的科学探测结果。目前，国家空间天气预警中心正在联合相关的科研单位通过模式模拟的方式，逐步将空间天气预报从地球延伸到火星，为天问的火星之旅提供有效空间天气保障。
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