衛星是指環(huán)繞一顆行星按閉合軌道做周期性運行的天體，可分為人造衛星和天然衛星。在太陽(yáng)系內，除水星和金星外，其他行星均有衛星環(huán)繞。月球作為第一個(gè)人類(lèi)曾經(jīng)登陸過(guò)的地外天體，就屬于地球的天然衛星。
火星作為太陽(yáng)系八大行星之一，同樣擁有兩顆天然衛星，它們以古希臘神話(huà)中戰神阿瑞斯（Ares）的兒子命名——福布斯（Phobos）和狄默斯（Deimos）。
早在1726年，喬納森·斯威夫特就受到伽利略借助望遠鏡發(fā)現木星衛星的啟發(fā)，在小說(shuō)《格列佛游記》中提出猜想：火星上可能有兩顆較小的衛星，衛星圍繞著(zhù)火星旋轉，前一顆每10小時(shí)繞火星一周，后一顆每21.5小時(shí)繞火星一周。這個(gè)猜想雖然與火星的真實(shí)數據有差距，但是作為一個(gè)猜想已經(jīng)很偉大了。
火星的衛星——遠近相映
一百多年之后，1877年，阿薩夫·霍爾先后在美國海軍天文臺發(fā)現了火星的兩顆衛星——火衛一（Phobos）和火衛二（Deimos）。1971年11月~12月，美國的水手9號探測器最早拍攝到了火衛一和火衛二的照片。
Figure 1 Deimos（圖片來(lái)源：NASA）
Figure 2 Phobos（圖片來(lái)源：NASA）
火衛一是火星兩顆衛星中較大的一顆，形狀類(lèi)似馬鈴薯，質(zhì)量為9.8×1015kg，輪廓尺寸為26.6km×22.2km×18.6km，距火星平均距離約9378km，這個(gè)距離比任何其他已知行星的衛星都要近，軌道周期7小時(shí)39分，環(huán)繞火星運動(dòng)的速度大于火星自轉速率，所以火衛一每天可圍繞火星運動(dòng)3圈。
火衛二是火星兩顆衛星中離火星較遠也是較小的一顆，質(zhì)量為2.0×1015kg，輪廓尺寸為15km×12.2km×11km，距火星23459km，軌道周期30小時(shí)18分。
火衛一和火衛二的軌道并不“穩定”，同地月關(guān)系一樣，火星和它的衛星之間同樣存在潮汐力的影響。當引力源對物體產(chǎn)生力的作用時(shí)，由于物體上各點(diǎn)到引力源距離不等，受到的引力大小不同，從而對物體產(chǎn)生撕裂效果，這種引力差就是潮汐力。目前，火衛一的軌道正在慢慢變小，2015年發(fā)表在英國《自然-地球科學(xué)》上的一篇論文顯示，火衛一正在以每年1~2m的速度接近火星，可能在2000萬(wàn)年到4000萬(wàn)年以后因潮汐力分崩離析，而產(chǎn)生的碎掉的顆?？赡茉诨鹦侵?chē)稚㈤_(kāi)來(lái)，形成圍繞火星的行星環(huán)。而火衛二卻正在慢慢遠離火星。
與其他天然衛星相比，火星衛星的體積太小，當火衛一和火衛二在太陽(yáng)前越過(guò)時(shí)甚至不能完全覆蓋太陽(yáng)，僅僅會(huì )出現一顆穿越太陽(yáng)表面的小黑點(diǎn)，形成環(huán)形日食。下圖就是美國好奇號探測器拍攝的日食過(guò)程。
Figure 3（圖片來(lái)源：NASA）
Figure 4（圖片來(lái)源：NASA）
火星衛星的起源目前仍有爭議，目前有兩種學(xué)說(shuō)。第一種是俘獲說(shuō)，即火星的兩顆衛星都是被捕獲的小行星。另一種是撞擊說(shuō)，即火星的衛星是火星與其他天體撞擊濺射出來(lái)的。
為什么要研究火星的衛星？
人類(lèi)對宇宙的探索永無(wú)止境，強烈的求知欲和好奇心是推動(dòng)人類(lèi)進(jìn)步的強大動(dòng)力，正是在這種強大動(dòng)力的驅動(dòng)下，人類(lèi)開(kāi)啟了對火星的探索。然而，地球與火星的最遠距離可達約4億公里，將信號從火星發(fā)回地球將產(chǎn)生10~20分鐘的延遲。倘若將火星的衛星作為探測火星的“前哨站”，宇航員則可以在“前哨站”上直接遙控火星表面的探測器進(jìn)行工作，避免信號延遲等問(wèn)題。
若人類(lèi)想要將火星的衛星建設成為探測火星的“中轉站”，就必須對火星的衛星進(jìn)行比較細致的探索。日本航空航天勘探局（JAXA）公布了火星衛星探測MMX任務(wù)（The Mars Moons Exploration），MMX任務(wù)將聚焦于火星的衛星探測，探測器本身將對兩顆衛星進(jìn)行近距離遙感探測和原位探測，擬解決包括探究火星衛星的起源，是否含有水冰等科學(xué)問(wèn)題 。
探索是人類(lèi)文明發(fā)展和社會(huì )進(jìn)步的推動(dòng)力，其中太空探索更是對研究太陽(yáng)系起源及演化、生命起源及演化等重大科學(xué)問(wèn)題具有重要意義。作為距地球最近的類(lèi)地行星之一，對火星及其衛星探測及研究是近年來(lái)深空探測的最大熱點(diǎn)，是未來(lái)深空探測領(lǐng)域的重要目標，也是我國從航天大國邁向航天強國的必由之路。
Figure 5 MMX概念圖（圖片來(lái)源：NASA）
參考資料：
[1]歐陽(yáng)自遠,肖福根.火星及其環(huán)境[J].航天器環(huán)境工程,2012,29(06):591-601.
[2].日本火星衛星探測(MMX)任務(wù)及其有效載荷[J].航天返回與遙感,2018,39(06):111.
[3]蘭順正. 日本探索火衛一的意義很大但風(fēng)險不小[N]. 中國航天報,2020-03-21(001).
[4]張夢(mèng)然. 火衛一正走向“自我毀滅”[N]. 科技日報,2015-11-26(002).
[5]于登云,孫澤洲,孟林智,石東.火星探測發(fā)展歷程與未來(lái)展望[J].深空探測學(xué)報,2016,3(02):108-113.
聯(lián)系客服
