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在前往外太阳系的途中访问火星

作者:Roger Wiens,普渡大学SuperCam仪器首席研究员/SHERLOC仪器联合研究员

A color photo from the Martian surface shows pale orange, very rocky terrain in the foreground, taking up the lower two-thirds of the frame, creating a horizon line from the upper left corner of the image to the middle right side. The terrain beyond, in the distance, is blurry and takes up the rest of the frame. The rocks in the foreground range from tiny, sharp stones to large outcroppings, the latter showing some medium gray highlights among the orange rock and dust that comprise them. The largest rocks, on the left side, show numerous grooves and cracks on their faces, ranging from vertical to slightly left-skewing.

毅力号火星车一直在探索的“萨莉湾”露头的一部分。图像左侧岩石中的辐射线可能表明它是一个破碎锥,显示了附近大撞击产生的冲击波的影响。这张照片是Mastcam-Z的左照相机于2025年3月21日(Sol 1452,或火星2020任务的火星日1452)在当地平均太阳时12:13:44拍摄的。Mastcam-Z是一对位于火星车桅杆高处的摄像头。这张照片被公众投票选为“本周最佳照片”。美国国家航空航天局/喷气推进实验室加州理工学院/亚利桑那州立大学

最近,火星有一些地球访客。3月1日,美国国家航空航天局的欧罗巴快船在飞往木星的途中,在距离这颗红色星球表面550英里(884公里)的范围内飞行。3月12日,欧洲航天局的赫拉号宇宙飞船在距离火星约3100英里(5000公里)的范围内飞行,距离其卫星火卫二仅300公里。赫拉正在研究双星Didymos及其卫星Dimorphos。明年,即2026年5月,美国国家航空航天局的Psyche任务计划在前往数千公里范围内的富含金属的小行星16 Psyche的途中嗡嗡作响。

为什么要去火星?起初,你可能会认为他们正在把火星作为他们相机的机会对象,你部分是对的。但火星能给这些任务的远不止这些。这些飞越的主要原因是火星绕太阳的速度可以给它们带来额外的速度。访问行星可以加速航天器的想法并不那么明显,因为在航天器离开行星时,吸引航天器前往行星的引力将产生反向力。

关键在于它接近和离开地球的方向。如果航天器离开火星,朝着火星绕太阳运行的方向前进,它将在这个方向上获得速度,将其抛向更远的外太阳系。通过执行这种弹弓飞越,航天器通常可以获得百分之几的速度。它离地球越近,影响就越大。然而,任何任务都不希望被高层大气减缓,因此几百公里是任务应该去的最近距离。与火星的接近程度也受到航天器离开火星时需要前往的确切方向的影响。

克利伯号飞越火星是一个轻微的例外,它将飞船减速了约1.2英里/秒(2公里/秒),以便在2026年12月将其转向地球进行第二次重力辅助。这将推动航天器在2030年抵达木星的剩余路程中前进。

虽然观察火星不是他们访问的主要原因,但许多访问的航天器都借此机会使用他们的相机进行校准或研究这颗红色星球及其卫星。

在克利伯号飞越1431-1432年冬至期间,Mastcam-Z奉命观察天空,寻找星际访客的迹象。Clipper相对较大的太阳能电池板可以反射足够的阳光,使其在火星夜空中可见,就像我们从地球上空看到卫星一样。不幸的是,航天器在从Perseverance的有利位置进入地平线上方的潜在视野之前进入了火星的阴影,因此没有发生目击。但值得一试。

与此同时,回到地上,毅力正在表演一些悬崖勒马的动作。“Sally's Cove”是位于“Broom Hill”以北Jezero火山口边缘外部的一块相对陡峭的岩石露头。Perseverance在3月19日至23日期间靠近,并一直在沿着这片露头探索一些深色岩石,暂时将球体抛在后面。

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