你好，火星——“天问一号”火星环绕器磁强计科学探测任务正式启动

除地球外，火星是人类探测次数最多的行星。自20世纪60年代后，人类开始有计划的向火星发射探测器，不断揭开这颗令人充满好奇的星球。虽然火星探测技术难度高，存在着被称为“火星诅咒”（Mars Curse）的极高失败率，依然没能击退人类探测火星的热情。火星探测主要是采用多种手段对火星磁层、电离层和大气层、火星地形、地貌、表面物质组成与分布，以及地质特征与构造进行探测，对火星空间环境、内部结构、成分及火星的起源与演化进行深入而全面的分析和研究。特别的，鉴于火星现在的地质活动十分微弱，表面依然残存着几十亿年前的证据。如果火星上存在过生命，那么生命起源时的各种化学活动的迹象就可能保存至今。这些研究最终将向我们揭示类地行星的形成演化以及生命物质的起源等一系列重大科学问题。

图3：人类对火星已经进行了多达50次探测，由于探测难度大，探测器成功到达火星的概率仅约一半

火星与地球的轨道会合周期为780天，即地火两星每隔780天出现一次最短间距，因此火星探测器的发射窗口相隔约26个月。作为窗口年的2020年，是一个热闹的火星探测年。7月20日，阿联酋的“希望号”（Al-Amal）火星探测器发射升空，拉开了年度火星探测的序幕。随后，7月23日我国首颗独立设计制造的火星探测器“天问一号”顺利发射，拟对火星开展综合性探测，研究火星空间环境、大气环境、地表环境和内部构造，了解火星的现状和演化历史^{[1, 2]}。7月30日，美国发射了“毅力号”（Perseverance）火星车，开启了对火星上微生物的搜寻。

2020年7月23日，我国“长征五号”大型运载火箭成功将“天问一号”送入预定轨道，正式开启中国首次探火之旅。“天问一号”经过近7个月地火空间的飞行，经过地面技术人员不断修正探测器的飞行方向，在2021年2月10号成功被火星引力场捕获，顺利进入火星轨道，开始环火飞行。

 “天问一号”火星探测任务的最大亮点是通过一次发射就实现火星环绕、着陆和巡视三大任务，即一次性完成“绕落巡”，这在人类火星探测史是一次勇敢的尝试。

火星磁强计，作为火星环绕器上七大载荷之一^[3]，由中国科学技术大学承担研制。中国科学技术大学是我国深空探测任务中首个独立承担单机级科学载荷研制任务的高校。中国科学技术大学于2016年4月正式启动火星探测火星磁强计项目，在国家国防科技工业局和中国科学技术大学的大力支持下，地球和空间科学学院的空间有效载荷研制团队承担具体研制任务。该团队作为核心单元同时也获得了中国科学院近地空间环境重点实验室和中科院比较行星学卓越创新中心的大力支持。

磁强计是用来测量磁感应强度的传感器，在工业、农业、交通运输、国防、航空航天、海洋、气象、医疗卫生等领域均有广泛应用。在外层空间探测中，它被用来进行天体运行、演变及其周围环境的磁场检测；而在卫星姿态测控中，可通过磁强计测量空间磁场来提供卫星姿态信息。有资料显示早在二千多年前，中国人就开始使用天然磁石来指示方向，磁强计最早可追溯到我国古代四大发明之一的指南针。

“天问一号”火星磁强计的主要功能为获取火星空间磁场环境高精度数据，主要科学任务包括全面准确地测量火星空间边界层，探测火星南部局地岩层的剩磁及火星感应磁场，研究近火空间处的行星际等离子体和行星际磁场状态，同时还将结合其他相关仪器对火星大气中的粒子逃逸和太阳风与火星电离层的相互作用过程等问题开展研究^[4]。

 （https://www.nasa.gov/centers/goddard/news/topstory/2005/mgs_plates.html)

 “天问一号”火星磁强计将与其他有效载荷一起，为全面研究火星磁场、空间和大气环境打开大门。我们期待磁通门磁强计为我们传回更多有效的数据，让我们对火星更好地进行科学研究。

参考资料：

[1] Wan, W.X., Wang, C., Li, C.L. et al. China’s first mission to Mars. Nat Astron., 2020, 4: 721.

[2] 李春来, 刘建军等, 中国首次火星探测任务科学目标与有效载荷配置, 深空探测学报, 2018, 005(005): 406.

[3]朱岩, 白云飞, 王连国,等. 中国首次火星探测工程有效载荷总体设计. 深空探测学报, 2017, 004(006): 510.

[4] Kai Liu, XinJun Hao, YiRen Li et al. Mars Orbiter magnetometer of China’s First Mars Mission Tianwen-1 [J]. Earth and Planetary Physics, 2020, 4: 384.

中国科学技术大学期刊中心和中国科学技术大学科学技术协会联合出品