火星及其環(huán)境

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1、第29卷第6期航天器環(huán)境工程2012年12月SPACECRAFTENVIRONMENTENGINEERING591火星及其環(huán)境歐陽自遠1，肖福根2(1．中國科學院地球化學研究所，貴陽550002；2．北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所，北京100094)摘要：火星環(huán)境類似于地球，而探索其生命存在是重大的科學任務(wù)。在火星探測中，對火星及其環(huán)境的了解與研究是重要的任務(wù)目標，事關(guān)探測任務(wù)的成功實施。文章對國外火星探測已發(fā)布的成果進行收集和整理，其中包含大量的相關(guān)數(shù)據(jù)。這些知識和數(shù)據(jù)是火星探測任務(wù)設(shè)計的輸入條件，可為我國火星探測計劃的制定提供參考依據(jù)。關(guān)鍵詞：火星環(huán)境；火星探測；火星著陸器；火星車；火星重力

2、場；火星地面形貌中圖分類號：V476．6：V529．1文獻標識碼：A文章編號：1673—1379(2012)06—0591—11Dol：10．3969／j．issn．1673—1379．2012．06．001O引言從距離太陽由近至遠的角度而言，火星是太陽系中第4個行星?；鹦擒壍赖耐鈧?cè)鄰近的是小行星帶和木星，內(nèi)側(cè)最靠近它的行星是地球。由于火星與地球的某些物理特性類似以及其獨特的地形地貌，引起了人類對火星探測的濃厚興趣。迄今為止，人類執(zhí)行了40多次火星飛行探測任務(wù)，取得了大量的探測成果【lJ?；鹦蔷烤故且活w什么樣的星球?有許多出版物結(jié)合火星探測的成果系統(tǒng)地介紹了火星。美國NASA于1969年

3、出版的《火星之書》(TheBookofMars)綜合地介紹了火星，書中列出了大量的火星數(shù)據(jù)，是火星探測實施初期的指南。美國普林斯頓大學于1976年出版了《火星地質(zhì)學》(TheGeologyofMars)，書中收集了“水手九號”探測任務(wù)的成果。美國海軍天文觀測臺于1980年發(fā)布的《美國天文年歷和航海年歷》(AmericanEphemerisandNauticalAlmanac)列出了火星特性數(shù)據(jù)。美國地球物理學研究期刊《JournalofGeophysicalResearch))不定期地刊載火星飛行探測及地面研究成果。作者通過資料調(diào)研，將收集到的火星及其環(huán)境數(shù)據(jù)整理出來，以供從事火星探測的

4、科研人員作參考。1火星周邊的小游星及火星的衛(wèi)星1)小游星在火星和木星之間的星際空間中，即在距太陽2．8AU處約有500000塊巖石繞太陽旋轉(zhuǎn)，其中尺寸最大的是直徑1000km的Ceres小行星，最小的只有沙粒般大小。2)火星的衛(wèi)星火星有2顆衛(wèi)星——Phobos和Deimos，它們的特性參數(shù)如表1所示【2J。Phobos距離火星約9300km，Deimos距離火星約23500km。當火星白轉(zhuǎn)時，這2個衛(wèi)星也以相同的方向繞火星旋轉(zhuǎn)。Phobos衛(wèi)星的軌道正好位于火星洛希極限(Rochelimit：指衛(wèi)星運行軌道與主星之間的理論臨界距離，此處衛(wèi)星是火星，主星是太陽)的外側(cè)、靜止軌道(類似于地球

5、靜止軌道)的內(nèi)側(cè)。站在火星表面可以看到Phobos從西邊升起、又從東邊降落，在軌道上其幾何形狀對火星的陰影角為127(而月球一地球的陰影角為307)。探測發(fā)現(xiàn)['hobos的表面坑化嚴重，有兩個最大的坑：Stichtey和Hall坑，它們的直徑分別為10km和5km。Deimos衛(wèi)星的軌道正好在靜止軌道的外側(cè)，其表面也坑化嚴重。有證據(jù)表明這兩顆衛(wèi)星上存在約5km厚的風化層。收稿日期：2012．10．31；修回日期：2012—11-02作者簡介：歐陽自遠(1935一)，男，中國科學院院士，繞月探：；貝,lx-程首席科學家，月球探測領(lǐng)導小組高級顧問。聯(lián)系電話：(010)64865834。59

6、2航天器環(huán)境工程第29卷表1Phobos和Deimos的特性參數(shù)Table1CharacteristicparametersofPhobosandDeimos參數(shù)名稱PhobosDeimos937823459軌道半主軸／km(2．76RM)(6．90RM)軌道偏心率0．0150．00052軌道傾角“。)1．021．827h39min30h17min軌道周期13．85S54．87S星體最長軸／km13．57．5幾何中間軸／km10．76．0參數(shù)最短軸／km9．65．5密度／(g．cm一3)2．01．9質(zhì)量／kg9．8×10152．0×1015反照率0．050．06表面重力加速度／(cm．S

7、。2)1．00．5注：RM為火星半住。2火星的組成及特性參數(shù)2．1火星的結(jié)構(gòu)火星的內(nèi)部構(gòu)造主要由火星殼、火星幔和火星核組成?；鹦菤の挥诨鹦墙Y(jié)構(gòu)的最外層，其厚度約為10～50km?；鹦呛宋挥诨鹦墙Y(jié)構(gòu)最內(nèi)層，其半徑約為1500km，是一個由鐵、鎳成分構(gòu)成的核。火星幔位于火星殼和火星核之間，其厚度或深度達2000km，靠近火星殼一端主要由橄欖石、輝石、石榴石等組成；靠近火星核一端主要由尖晶石、鎂鐵榴石等組成?；诨鹦潜砻娴幕鹕絿姲l(fā)特征，認