科学家呼吁：我国应建造火星全球气候监测预警卫星组网

  我国科学院地质与地球物理研讨所 戎昭金 研讨员课题组在《科学通报》宣布谈论文章，指出我国未来应在火星同步轨迹高度布局多点卫星勘探，以监测和预警火星大气及沙尘暴活动，为我国未来火星采样回来使命保驾护航，也为人类探究火星奉献我国力量！欢迎重视~

  火星是地球的近邻。在太阳系行星系统中，火星的气候环境最为挨近地球。研讨标明，至少在30多亿年前，火星可能是一颗具有全球磁场、丰厚液态水、稠密大气的宜居星球。所以，多年来火星一直是人类进行行星探究、寻觅地外生命的抱负星球。

  现在人类现已对火星展开了近50屡次的勘探使命。这些勘探使命的很多观测标明火星外表沙尘活动频发。特别每当火星南半球春、夏时节，常迸发大规模的沙尘活动，有时沙尘活动甚至能掩盖火星全球（图1）。因为沙尘会掩盖火星勘探器的太阳能电池板，影响火星勘探器的作业工作，并引发机械故障，给人类火星勘探使命带来了极大的搅扰和要挟。可以说，火星沙尘暴是火星外表勘探器的天然杀手[1]（图2）。

  此外，在接近或沙尘暴期间，火星大气温压条件及风场均有快速改变，这对火星勘探器的着陆或离飞也会带来严峻影响。

  图1 MGS卫星的轨迹相机观测到2001年7月火星全球沙尘暴的展开改变。（a）沙尘暴前；（b）沙尘暴期间。（图片来自：NASA）

  图2 美国洞悉号（InSight）勘探器在2022年1月初阅历的一场大型区域沙尘暴，使得其外表太阳能电池板布满了尘埃，勘探活动遭到极大影响。（图片来自：NASA）

  我国火星勘探尽管起步晚，但展开较快。“天问一号”对火星一次性圆满完成了“绕、落、巡”的工程勘探使命方针，完成了我国深空勘探从地月系向太阳系勘探的跨过，使我国成为继美国之后世界第二个具有火星登陆才能的国家。后续还将施行“天问三号”——火星采样回来使命[2]。

  在我国“天问一号”勘探使命期间，“回禄号”火星车于2022年1月初也遭受了严峻的沙尘暴突击。其时我国科学家团队就现已剖析并猜测了“回禄号”火星车在2022期间所阅历的沙尘活动改变趋势[3]，并以为在2022年期间“回禄号”火星车将阅历非常严峻的沙尘暴活动。当时“回禄号”火星车正处于休眠状况，美国的MRO卫星拍摄到“回禄号”火星车已积满了沙尘，能否成功唤醒回禄火星车现在还尚未可知。

  当时世界火星勘探展开得如火如荼，世界各国未来还会竞相对火星展开各种勘探使命。随人类探究火星的不断深化，勘探方式也将由单卫星向多卫星勘探过渡[4]，从空间勘探深化到火星外表及内部勘探[5]。各种世界火星勘探使命也在积极地展开和规划中，如火星勘探器着陆勘探、火星车巡视勘探、火星采样回来甚至载人登火、火星移民等。为保证和服务人类对“第二家乡”——火星的勘探和改造，人类未来对火星气候预告的需求，特别是对火星沙尘暴活动的监测和预告，也将会渐渐的变火急。

  因而，怎么监测并预警火星气候活动，然后有用保证人类未来火星勘探活动的顺利进行则成为了一道摆在全人类面前的难题。

  为服务人类未来火星勘探使命，我国科学院地质与地球物理研讨所戎昭金课题组团队在充沛调研了当时世界火星沙尘暴活动研讨的基础上，提出我国应及早在火星同步轨迹展开多点卫星监测火星沙尘暴活动的想象和计划。如图3所示，整个卫星监测网至少应包含三颗同步轨迹卫星和一颗极轨卫星，这样可构成“四点一体”的火星全球气候监测组网。经过卫星组网的多点卫星勘探[6]，可对火星全球气候构成无间断的继续监测，然后建立起我国自主的火星全球气候监测预警系统。

  图3 多点卫星监测火星气候的轨迹示意图.监测系统包含3颗卫星均匀（相互距离120°）置于火星赤道同步轨迹高度（红线），另一颗卫星沿椭圆极轨轨迹（绿线）

  这样的多卫星全球监测组网契合未来多卫星勘探火星的展开的新趋势，在火星科学勘探和工程使用大将具有非常重要的战略含义。这关于监测和预警火星沙尘暴，监测火星空间环境、大气和外表地貌改变，保证火星-地球通讯，展开火星定位导航技能，进步勘探器数据存储和上传功率，进步火星科学勘探质量等方面都将具有非常严重的科学含义和工程价值；关于保证我国未来火星采样回来使命的顺利进行，保证人类后续火星科学勘探都将能供给很重要的服务支撑。

  鉴于火星同步轨迹在科学和工程上的许多优势，火星同步轨迹必将成为未来火星勘探的“战略”高地。戎昭金课题组团队也呼吁我国应尽早在火星同步轨迹布局多点卫星监测，为我国火星采样回来使命保驾护航，也为人类探究火星奉献我国力量！

  [2] 中华人民共和国国务院新闻办公室. 2021我国的航天. 北京: 人民出版社, 2022

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