火星及其环境

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1、第29卷第6期航天器环境工程2012年12月SPACECRAFTENVIRONMENTENGINEERING591火星及其环境欧阳自远1，肖福根2(1．中国科学院地球化学研究所，贵阳550002；2．北京卫星环境工程研究所，北京100094)摘要：火星环境类似于地球，而探索其生命存在是重大的科学任务。在火星探测中，对火星及其环境的了解与研究是重要的任务目标，事关探测任务的成功实施。文章对国外火星探测已发布的成果进行收集和整理，其中包含大量的相关数据。这些知识和数据是火星探测任务设计的输入条件，可为我国火星探测计划的制定提供参考依据。关键词：火星环境；火星探测；火星着陆器；火星车；火星重力

2、场；火星地面形貌中图分类号：V476．6：V529．1文献标识码：A文章编号：1673—1379(2012)06—0591—11Dol：10．3969／j．issn．1673—1379．2012．06．001O引言从距离太阳由近至远的角度而言，火星是太阳系中第4个行星。火星轨道的外侧邻近的是小行星带和木星，内侧最靠近它的行星是地球。由于火星与地球的某些物理特性类似以及其独特的地形地貌，引起了人类对火星探测的浓厚兴趣。迄今为止，人类执行了40多次火星飞行探测任务，取得了大量的探测成果【lJ。火星究竟是一颗什么样的星球?有许多出版物结合火星探测的成果系统地介绍了火星。美国NASA于1969年

3、出版的《火星之书》(TheBookofMars)综合地介绍了火星，书中列出了大量的火星数据，是火星探测实施初期的指南。美国普林斯顿大学于1976年出版了《火星地质学》(TheGeologyofMars)，书中收集了“水手九号”探测任务的成果。美国海军天文观测台于1980年发布的《美国天文年历和航海年历》(AmericanEphemerisandNauticalAlmanac)列出了火星特性数据。美国地球物理学研究期刊《JournalofGeophysicalResearch))不定期地刊载火星飞行探测及地面研究成果。作者通过资料调研，将收集到的火星及其环境数据整理出来，以供从事火星探测的

4、科研人员作参考。1火星周边的小游星及火星的卫星1)小游星在火星和木星之间的星际空间中，即在距太阳2．8AU处约有500000块岩石绕太阳旋转，其中尺寸最大的是直径1000km的Ceres小行星，最小的只有沙粒般大小。2)火星的卫星火星有2颗卫星——Phobos和Deimos，它们的特性参数如表1所示【2J。Phobos距离火星约9300km，Deimos距离火星约23500km。当火星白转时，这2个卫星也以相同的方向绕火星旋转。Phobos卫星的轨道正好位于火星洛希极限(Rochelimit：指卫星运行轨道与主星之间的理论临界距离，此处卫星是火星，主星是太阳)的外侧、静止轨道(类似于地球

5、静止轨道)的内侧。站在火星表面可以看到Phobos从西边升起、又从东边降落，在轨道上其几何形状对火星的阴影角为127(而月球一地球的阴影角为307)。探测发现['hobos的表面坑化严重，有两个最大的坑：Stichtey和Hall坑，它们的直径分别为10km和5km。Deimos卫星的轨道正好在静止轨道的外侧，其表面也坑化严重。有证据表明这两颗卫星上存在约5km厚的风化层。收稿日期：2012．10．31；修回日期：2012—11-02作者简介：欧阳自远(1935一)，男，中国科学院院士，绕月探：；贝,lx-程首席科学家，月球探测领导小组高级顾问。联系电话：(010)64865834。59

6、2航天器环境工程第29卷表1Phobos和Deimos的特性参数Table1CharacteristicparametersofPhobosandDeimos参数名称PhobosDeimos937823459轨道半主轴／km(2．76RM)(6．90RM)轨道偏心率0．0150．00052轨道倾角“。)1．021．827h39min30h17min轨道周期13．85S54．87S星体最长轴／km13．57．5几何中间轴／km10．76．0参数最短轴／km9．65．5密度／(g．cm一3)2．01．9质量／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为火星半住。2火星的组成及特性参数2．1火星的结构火星的内部构造主要由火星壳、火星幔和火星核组成。火星壳位于火星结构的最外层，其厚度约为10～50km。火星核位于火星结构最内层，其半径约为1500km，是一个由铁、镍成分构成的核。火星幔位于火星壳和火星核之间，其厚度或深度达2000km，靠近火星壳一端主要由橄榄石、辉石、石榴石等组成；靠近火星核一端主要由尖晶石、镁铁榴石等组成。基于火星表面的火山喷发特征，认