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天問一號已經(jīng)到達(dá)火星，圍繞著火星運(yùn)轉(zhuǎn)了一段時(shí)間了。今年5月，天問一號的火星車還將登陸火星。天問一號的任務(wù)分成“繞、落、巡”三部曲，大家應(yīng)該都很熟悉了。但你是否清楚，這“繞、落、尋”背后的目的又是什么呢？本文通過介紹天問一號攜帶的儀器，為大家解答，天問一號此行火星的目的，及其在未來中國火星任務(wù)中的作用。我們把天問一號搭載的儀器同歐美的火星軌道器做了對比，讓大家了解一下，中國vs外國，到底是什么狀態(tài) 。
天問一號

大家都知道，天問一號由三部分組成：軌道器、著陸器、巡視器。這其中著陸器并不負(fù)責(zé)攜帶儀器。在軌道器與巡視器上面，總共攜帶了13部儀器，分別是
軌道器

中分辨率相機(jī)（MRC），在400 km的軌道上分辨率為100 m
高分辨率相機(jī)（HRC），在400 km軌道上的分辨率為2 m
火星磁強(qiáng)計(jì)
火星礦物光譜分析儀（MMS），以確定元素組成
環(huán)繞器次表層探測雷達(dá)（MOSIR）
火星離子與中性粒子分析儀（MINPA）
火星能量粒子分析儀

巡視器

火星車次表層探測雷達(dá) (RoSPR), 拍攝火星表面以下約100米（330英尺）的圖像
火星表面磁場探測儀（MSMFD）
火星氣象測量儀（MMMI）
火星表面成分探測儀（MSCD）
多光譜相機(jī)（MSC）
地形相機(jī)（NTC）

天問一號巡視器上的設(shè)備

通過這十三臺儀器，天問一號火星要達(dá)成的研究目標(biāo)是5個(gè)：
一

研究火星形貌與地質(zhì)構(gòu)造特征，及其演化和成因的研究。為此，該探測將使用來自特征區(qū)域的精確數(shù)據(jù)來分析行星的地形，這些特征區(qū)域包括河流的干燥河床，火山，風(fēng)蝕，兩極冰川等。軌道器上的兩個(gè)攝像機(jī)專用于此目標(biāo) 。

天問一號的高分辨率相機(jī)能在400km高度上實(shí)現(xiàn)2米的分辨率。相比之下，美國2006年入軌火星的火星勘測軌道器（MRO）上的HiRISE照相機(jī)，能做到百萬分之一的分辨率，也就是400km高度0.4米精度。當(dāng)然，HiRISE用的是0.5米口徑的鏡頭，全重達(dá)65kg 。天問一號高分辨率相機(jī)來自于長春光機(jī)所，相機(jī)總重量不到43公斤。
MRO上的HiRISE相機(jī)在火星軌道拍攝的地球和月球照片

二

研究火星表面土壤特征和地下層的特征，與水冰分布。探測火星土壤種類、風(fēng)化沉積特征和全球分布，搜尋水冰信息并開展火星土壤剖面分層結(jié)構(gòu)研究。這就是軌道器和火星車上的雷達(dá)的作用。

在天問一號之前的軌道器上搭載有雷達(dá)的，分別是2003年的歐洲火星快車號（Mars Express）上的MARSIS雷達(dá)和美國的MRO上的SHARAD雷達(dá) 。MARSIS雷達(dá)的穿深能達(dá)到5千米，2018年發(fā)現(xiàn)了火星南極地下1.5km深處的鹽水湖；但是精度很差，分辨率只有150米。SHARAD雷達(dá)的穿深只有幾百米，但精度要高一些，能達(dá)到15米。
火星南極附近地下鹽水湖的位置

天問一號軌道器上面的MOSIR穿深能有幾百米，能達(dá)到7.5米的精度。至于天問一號火星車上的雷達(dá)，是繼美國毅力號火星車之后第二個(gè)工作于火星表面的探地雷達(dá) 。毅力號火星車的探地雷達(dá)穿深只有10米，精度能達(dá)到10厘米量級。
圖中RIMFAX即為毅力號的探地雷達(dá)

毅力號火星車的RIMFAX探地雷達(dá)穿深比較低，可能是美國人覺得，能探測到火星上淺層的水冰就夠用了。之前美國的火星探測已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，火星上冰的埋藏很淺，距離火星地表幾米深的地方就有冰凍在那里，甚至火星著陸器隨便刨一下，就有冰露出來。

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