未来的宇航员应该在哪里登陆火星?
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想建立一个火星基地,应该建在什么地方呢?像任何人类住区一样,最好将其放置在可及水源附近。水不仅对于维持生命的供应至关重要,而且还将用于从农业到生产火箭推进剂的一切事物,因为宇航员需要生存和返回地球。
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图注:在此插图中,美国宇航局(NASA)的宇航员在火星钻孔取水冰。该机构正在制作新的地图,显示未来的宇航员最容易获得冰的地方。
将所有的水运往火星是昂贵且冒险的。这就是为什么美国宇航局自2015年以来聘请科学家和工程师,以确定在火星表面宇航员可能接触到的火星水冰的沉积物。水当然也具有巨大的科学价值:如果可以在火星上发现当今的微生物生命,那么这些水也可能也在这些水源附近。
【未来的宇航员应该在哪里登陆火星?】《自然天文学》上出现的一项新研究包括一张详尽的地图,详细说明了在火星北半球最有可能出现水冰的地方。本文结合了美国宇航局(NASA)的《火星漫游》,火星侦察轨道飞行器和现已停用的火星全球探测器的20年的数据,该项目是一个名为“地下水冰测绘”(SWIM)的项目的成果。SWIM的工作由亚利桑那州图森市的行星科学研究所领导,并由位于南加州的美国宇航局(NASA)喷气推进实验室管理。
“火星的下一个前沿领域是人类探索者可以进入地下并寻找微生物的生命迹象。” 美国宇航局(NASA)寻找火星资源以准备将人类送往红色星球项目管理者理查德·戴维斯(Richard Davis)表示,“我们意识到我们需要绘制新的地下冰图,以提高我们对冰的位置的了解,以了解科学发现以及宇航员可以依靠的本地资源。”
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图注:火星北半球的两个视图(以北极为中心的正交投影),均带有灰色底纹浮雕。 左侧的浅灰色阴影显示了北部冰层稳定区域,该区域与SWIM研究区域的紫色阴影重叠。右侧的蓝灰色红色阴影显示了SWIM研究在何处发现了存在(蓝色)或不存在(红色)冰层的证据。颜色的强度反映了该项目使用的所有数据集所显示的一致性(或一致性)程度。
在不久的将来,美国宇航局(NASA)计划举办一个多学科专家讲习班,根据这项研究和其他科学和工程标准评估火星上潜在的人类着陆地点。这个测绘项目还可以为美国宇航局希望向这颗红色星球发送的未来轨道飞行器的勘测提供信息。
美国宇航局最近宣布,与三个国际空间机构一起签署了一份意向书,以探索可能的国际火星冰器任务概念。该声明将各机构聚集在一起,建立一个联合概念小组,评估美国航天局、意大利航天局(意大利航天局)、加拿大航天局和日本宇宙航空研究开发机构之间的飞行任务潜力和伙伴关系机会。
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询问火星的科学家和工程师,最容易到达的地下冰层在哪里,并且大多数将指向北半球火星极区以下的区域。在火星上,它包括阿卡迪亚平原(Arcadia Planitia)和Deuteronilus Mensae中充满冰川的山谷。
这样的区域代表了一个真正的中间地带,介于找到最多水冰的地方(两极)和找到最多阳光和温暖的地方(赤道)之间的中间地带。北中纬度也为登陆提供了有利的海拔。高度越低,航天器在火星下降到地面期间利用来自火星大气层的摩擦而减速的机会就越大。这对重型人类着陆器尤其重要,因为火星的大气层密度仅为地球的1%,因此对进入的航天器的阻力较小。
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“最终,美国宇航局(NASA)委托SWIM项目,弄清离赤道有多远能找到水冰,“ JPL的火星水测绘项目负责人Sydney Do说,“想象一下,我们在火星上绘制了一条弯曲的线来表示该冰边界。该数据使我们能够使用更细的笔而不是粗的标记来绘制该线,并将注意力集中在最靠近赤道的那部分上。”
但是,弄清楚火星表面是否藏有冰块并不容易。行星科学研究所的加雷斯·摩根(Gareth Morgan),SWIM项目联合负责人和该论文的主要作者说,该研究中使用的仪器数据集都不是直接测量冰的。取而代之的是,每台轨道器仪器都会检测到不同的物理特性,包括高浓度的氢,高的雷达波速度以及表面温度的变化速率,这可能会暗示了冰的存在。
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