太阳系是地球所在的恒星天体系统, 太阳系的中心天体是一颗黄矮星太阳, 太阳的质量约占整个太阳系质量的99.86%, 对于整个太阳系具有绝对的统治力 。 太阳系中还有八大行星围绕着恒星太阳运行, 距离太阳由近及远分别是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星, 其中木星及其轨道以外的三颗行星都是气态行星, 火星及其轨道以内的三颗行星都是固态行星, 其中地球是人类的家园, 也是目前太阳系已知的唯一拥有生命的行星 。
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26个月一次的“火星合日”
那么, 太阳中除了地球之外的另外三颗行星有没有可能存在生命呢?或者将来有没有改造的可能呢?我们发现水星距离太阳太近, 表面温度极高, 金星虽然距离太阳较远, 但是由于金星稠密的二氧化碳大气层, 使得金星温室效应明显, 是太阳系八大行星中表面温度最高的行星 。 水星和金星温度太高, 环境恶劣基本排除了生命存在的可能性, 以及将来改造的可能性, 那么位于地球轨道之外的火星就成为了人类重点进行探索的行星 。
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【火星合月2020 火星合月图】太阳系示意图
人类探索火星主要有两个目的, 第一个是火星有没有可能存在生命或者曾经存在生命的痕迹, 第二个是将来人类能不能把火星改造成人类能够定居的星球 。 为了这两个目的, 世界航天强国都对火星探索具有极强的兴趣, 美国已经发射了多个火星探测器, 包括勇气号、机遇号和好奇号等, 在不久的将来也希望将人类送往火星 。 我国也制定了火星探测计划, 计划在2020年发射第一颗火星探测器, 暂时命名为“火星一号”, 届时探测器将飞行200多天前往火星 。
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火星
火星距离地球十分遥远, 由于地球和火星都在绕着太阳公转, 所以两颗行星之间的距离是在变化之中的, 火星距离地球的最近距离大约为5500万千米, 而最远距离则超过4亿千米, 火星探测器在火星上与地球之间进行通信, 最短需要3分钟而最长需要约22分钟 。 如果火星探测器向地球发送一个请求, 地球接收后发射一个命令给探测器, 最长需要44分钟以上的时间, 可见在星际空间之间的通信联系是需要花费很长时间的, 并不能保持实时通信 。 目前, 已经飞向太阳系边缘附近的旅行者1号和2号发送讯息到地球所需要的时间要超过22个小时以上 。
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好奇号火星探测器
不仅如此, 将来地球和火星之间的通讯还会受到一些天象的影响, 其中影响最大的天象就是“火星合日” 。 所谓“火星合日”是指在地球和火星公转过程中, 地球、火星和太阳形成一条直线, 并且地球和火星分别位于太阳两侧时, 从地球上观测火星完全被太阳遮住 。 此时, 火星与太阳之间的视张角将缩小至0.4度左右, 这个时候火星和地球之间的通信会很大程度上受到太阳的影响, 甚至会切断地球和火星之间的通信 。
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火星合日示意图
比如, 最近的一次火星合日天象发生在2019年9月2日, 当时, 美国宇航局决定在8月28日至9月7日期间暂停向火星探测器发送新指令, 火星上的探测器在此期间也暂停了探测活动, 直到9月7日以后, 通信才恢复正常 。 “火星合日”是一种周期性发生的天文现象, 大约每26个月就会上演一次, 下次火星合日现象将会发生在2021年年底 。 当然, 将来人类的宇宙探索科技水平的提高, 可以在火星和地球之间设置一个通信中继站点或卫星, 来解决“火星合日”带来的影响 。
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