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三问青海火星模拟基地:中国最像火星的地方

时间:2017年08月23日 信息来源:科技日报 点击: 字体:

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我国首个火星模拟基地项目将落户青海省海西州大柴旦红崖地区,这里拥有典型的雅丹地貌?#28023;?#20854;独特的地形地貌、自然风光、气候条件使之成为专家眼中“中国最像火星的地方?#34180;?/p>

近日,我国首个火星模拟基地项目将落户青海的消息,引来各界关注。据报道,该基地将集科学传播、旅游观光、体验休?#23567;?#31185;学实验于一体。当地主管部门表示,希望将其打造成我国首个火星文化创意体验基地。

为什么要建火星模拟基地?#31354;?#23558;对火星研究及深空探测带来哪些影响?科技日报记者采访了相关领域专家,?#28304;?#36827;行了详细解读。

为什么建在青海

项目所在地——青海省海西州大柴旦红崖地区,在专家眼中是“中国最像火星的地方?#34180;?#35760;者了解到,该地区在地貌、地质和物质成分等方面都有类似于火星的特征。比如主要地貌为?#21738;?#26893;被覆盖很少;地质上分布着河流、湖泊干涸的沉积物;物质成分中有大量?#28982;?#29289;、硫酸盐?#20154;?#27969;蒸发后的残留物等。

中科院国家天文台研究员郑?#26469;?#21521;科技日报记者介绍,这些特征有助于开展火星和地球的环境?#21592;?#30740;究,根据对地球环境演变的认识,通过反推,可以了解火星过去的样子。他说,该地区以前的盐湖干?#38498;?#30041;下了许多?#21355;?#27785;积,这和火星上水流干之后?#21355;?#30340;沉积过程是相似的。科学家可以研?#31354;?#20123;?#21355;?#22312;什么条件下形成,通过?#21355;?#27785;积过程推断过去水的盐度、当时的环境温度。还可以根据流水作用的遗迹,推断火星上曾经的水流情况。

为什么要建火星模拟实验舱

如果说这种野外模拟实验场是用天然形成的类火星景观呈现火星的“外表?#20445;?#37027;么科研人员建造的火星模拟实验舱,则能模拟出更多看不见的“内在?#34180;?#37073;?#26469;?#35828;,火星的大气压力约是地球的1%,大气成分约96%是二氧化?#36857;?#24179;均温度最高约为20摄氏度,最低晚上可?#28304;?#21040;零下100摄氏度,火星上的太阳光照强度比地球上更弱。这些环境条件都可以在舱内模拟出来,?#28304;?#24320;展实验。例如从野外模拟实验场采集?#21355;?#26679;品,放到模拟火星环境下进行结晶实验,看看火星的?#21355;?#32467;晶顺序跟地球上有?#25105;?#21516;。还可以开展微生物生存实验等。

记者了解到,山东大学威海?#20013;?#31354;间科学研究院行星科学团队,就利用火星环境模拟系统,在含氧?#28982;?#29289;相变特征与光?#33258;?#20301;表征方面取得重要进展。该研究为火星表面物质遥?#23567;?#23601;位光谱的解译、深入研究火星表面高?#20154;?#30416;的起源新机理奠定了基础。

郑?#26469;?#34920;示,火星模拟实验舱通常不会太大,可根据不同的研究目?#27169;?#29992;它模拟火星大气成分和压力、温度、光照?#28982;?#22659;条件。但也有些东西难以模拟。例如火星上极为微弱的磁场、只有地球三分之一的重力等,虽然并非完全无法模拟,但成本很高。

无论是野外模拟实验场还是室内模拟实验舱,郑?#26469;?#35748;为都将在火星科学研究中发挥作用。“通过探测数据,我们已经知道了火星现在的样子,研究的目的是要搞清楚它为什么会变成这样。”他说,已有许多证据证明火星曾经有浓密的大气和大规模的水,曾经有温暖湿润的气候,为什么这些水都逃走了,是怎样发展到这种状态?#27169;?#35201;了解这些,只能通过模拟实验把这个过程重现出来。

“研究火星可以给我们带来很多的启示:地球?#38498;?#21487;能会变成什么样子。”郑?#26469;?#35828;,火星和地球是太阳系里的“兄弟?#20445;?#30740;究两者的异同,互为参?#36857;?#26159;极具价值的基础研究。

为什么要开展火星模拟试验

除了在基础研究领域,模拟试验也在航天工程中发挥了作用。航天专家、《国际太空》杂志社执行总编庞之浩介绍说,针对火星探测,国内外已经开?#26500;?#25968;次模拟试验。

2011年11月4日,包括中国志愿者王跃在内的6名志愿者走出封闭舱,标志着著名的“火星500”试验结束。庞之浩介绍,该试验由?#20998;?#33322;天局与俄罗斯生物医学研究所合作开展,模拟了250天飞往火星、30天登陆火星、240天返回地球的过程。这?#38382;?#39564;主要?#38498;?#22825;员在狭小舱内长期生活而造成的心理反应进行了研究,同时对地火距离带来的通信?#37038;保?#20197;及火星探测器的生保系统进行了试验。

2015年,美国在夏威?#21738;?#32435;罗亚火山开展了为期一年的火星生存试验,这?#38382;?#39564;模拟的是航天员在火星基地里的生活。庞之浩说,该区域没有动物、植被稀少,跟火星环境相似。6名志愿者住在一间?#26412;?1米,高6米的圆形舱内,跟外界几乎隔绝,只能通过?#37038;?0分钟的电子邮件联系。生活物资比较紧?#20445;?#27599;4个月提供一次物资,吃的是罐头、奶酪粉、冷冻干货等。另外每2个月提供一次水。志愿者有出舱任务,需要穿上沉重的宇航服,而且氧气有限。试验中还模拟了几次紧急事件,包括电力中断、工具损坏、强辐射情况下紧急撤离等。庞之浩认为,这?#38382;?#39564;比“火星500”更真实,考验了志愿者的心理承受能力和应急能力。 此外,国内?#37096;?#23637;了“月宫365?#34180;?#22826;空180”等试验,都是模拟在太空的长期生活。

对于人类未来的火星探测计划,庞之浩认为还有许多问题需要通过试验来解决。例如航天器在火星降落时的“?#26893;?分钟?#20445;?#20197;及航天?#26412;?#36807;长期太空飞行来到火星,微重力变为低重力对体液转移、骨?#30465;?#32908;肉的影响等。

他还介绍,我国嫦娥三号月球车开展地面试验?#20445;?#35797;验场模拟了月球土壤环境,并通过横向和纵向的牵引,模拟了月球的重力环境。未来研制火星车时也应该如此。

此外庞之浩表示,对火星大气的危害,目前还没有开展模拟研究。他说,这些危害主要来自三方面:浮尘、静电?#32479;?#26292;。浮?#31350;?#33021;引起阻塞,影响天线、太阳电池板热交换器、火星服等。火星大气虽然稀薄,但气流速?#32676;?#24555;,会带来尘暴,有时能?#20013;?#20960;个月时间。美国第一代火星车旅居者号就是被尘暴覆盖,导致无法发电。“这都是未来实施载人登陆火星之前要解决的问题。”他说。

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火星地形地貌什么样

火星距离太阳22794万千米,约为日地距离的1.5倍;自转轴与轨道平面的夹角为24°,和地球一样有着一年四季的变化。那么火星上真实的地形地貌是什么样的呢?

荧惑似火

由于火星上的岩石、砂土和天空是红色?#27169;?#32905;眼看去,火星是一颗引人注目的火红色星球,这也是它的中文名称的由来。

砂砾遍地

过去三十多年,太空船展示给我们的火星是一个多岩、寒冷、覆盖在模糊的粉红色天空之下的不毛之地。科学家们已经发?#37073;?#20170;天的火星曾经有过火山活跃时期、存在流星撞击形成巨大陨石坑、以?#20843;?#38388;洪水冲刷的痕迹等。

狂沙飞舞

火星上另一个奇异特征便是每年?#23478;?#21038;起一次让人难以想象的特大风暴,风速之大是无法形容的。地球上的大台风,风速是每秒60多米,风速竟高达每秒180多?#20303;?#22823;风暴有时可以席卷整个星球。火星表面的尘暴,是火星大气中独有的现象,整个火星一年中有1/4的时间都笼罩在漫天飞舞的狂沙之中。

低温干旱

火星上的平均温度为零下23摄氏度,由于火星大气稀薄而干燥,所以它的昼夜温差很大,?#23545;?#22823;于地球上的昼夜温差。因火星表面温度低、压力小,大气中的二氧化碳和水大致都?#26102;?#21644;状态,只要气温稍一降低,二氧化碳和水蒸气就会凝结。

火星大气中的水分极少,科学家估计,?#28909;?#25226;火星上的水冰全部融化成水,也只能在火星表面形成一个10米深的大海。与我们地球表面的波涛茫茫的海洋相比,火星上的水量就显得微不足道了。





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