NASA发射双探测器解开火星大气层消失之谜

美国宇航局本周五启动了一项由两个相同的太空探测器组成的任务，旨在研究火星的大气层。该设备旨在了解将地球邻居从液态水世界转变为冰冷荒凉沙漠的过程。起飞按照该机构的技术时间表进行。科学家希望收集到的数据能够揭示太阳风和其他空间因素如何清除保护地球的气体。这是了解太阳系宜居性的最关键步骤之一。

该项目的重点是来自太阳的带电粒子与火星土壤上层之间的相互作用。从历史上看，火星有河流，可能也有海洋，这表明火星的气盾比目前看到的要密集得多。同时发送两个轨道飞行器可以进行前所未有的三维分析。一方面测量太阳风的外部条件，另一方面检查大气中的立即反应。这种数据三角测量消除了以前仅使用一辆车的任务无法准确隔离的变量。

双探头技术可同时监测

在互补轨道上使用相同航天器的策略解决了行星天体物理学中的一个老问题。当单独的探测器检测到大气压力的变化时，不可能知道该事件是全局性的还是只是短暂的局部变化。借助这对新的轨道飞行器，美国宇航局可以同时从两个不同的角度观察这颗行星。这确保了实时、深入地测量进入太空真空的粒子损失。

船上的仪器能够识别仍然残留在火星周围的气体的确切化学成分。该任务必须持续至少两个地球年，涵盖不同的火星季节和太阳周期。该计划的总成本涉及最先进的传感器和高速通信系统的开发。初始遥测表明所有系统在与发射火箭分离后都在正常范围内运行。

以下是该行动的主要科学目标：

• 测量当前氧气和氢气逃逸到太空的速率。
• 分析火星剩余磁场如何影响土壤保护。
• 绘制不同太阳风强度下火星电离层的结构图。
• 找出从温带气候转变为极寒气候的原因。
• 验证与地球类似的岩石行星演化的理论模型。

火星的气候转变给机构研究人员带来挑战

好奇号和毅力号等火星车收集的地质证据表明，火星上的土壤曾经潮湿而温暖。陨石坑和山谷显示出侵蚀的迹象，这只能是由液态水的持续流动造成的。然而，如果没有强大的大气层来产生温室效应和压力，水就会蒸发或冻结在地下。美国宇航局希望确切地查明这种保护在历史上的哪个时刻被“扫除”。

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初步研究表明，火星全球磁场的丧失是引发环境灾难的主要原因。如果没有磁屏蔽，地球就会受到持续的辐射轰击。这两个探测器将测试这一理论是否可以解释海洋消失的速度。了解这种现象有助于预测在我们的系统之外发现的其他系外行星的命运。

进入火星轨道后的下一步

使用低能量转移轨迹，前往这颗红色星球的旅程大约需要七个月。在此过程中，工程师将对等离子体传感器和磁力计进行定期校准。预计于 2026 年底抵达，届时探测器将进行制动操作以进入椭圆轨道。只有在这个阶段之后，系统的信息收集才会最终开始。

地球上的控制团队监控电池的健康状况以及两个航天器太阳能电池板的对准情况。由于它们是双胞胎，因此简化了软件维护，允许两个系统同时更新。如果结果是积极的，美国宇航局正在考虑在未来应用相同的双重任务概念来探索木星和土星的卫星。当前数据的准确性被认为对于规划未来载人火星土壤旅行至关重要。

此次发射的成功强化了控制中心在协调深层环境中多车辆任务方面的作用。该航天局强调，国际合作对于硬件特定部分的开发至关重要。此次任务产生的数据量将需要全球天线网络，以确保不会遗漏任何大气细节。围绕红色沙漠的谜团更接近于明确的科学解决方案。