2月10日，我國(guó)“天問(wèn)一號(hào)”火星探測(cè)器成功入軌，“等待”它的，是20小時(shí)前剛剛?cè)胲壍陌⒙?lián)酋探測(cè)器“希望號(hào)”。和“天問(wèn)一號(hào)”環(huán)繞器搭配著陸器的探測(cè)模式不同，“希望號(hào)”只會(huì)從2萬(wàn)公里至4.3萬(wàn)公里之外“遠(yuǎn)眺”火星大氣，衛(wèi)星軌道周期約為 55小時(shí)，它的小目標(biāo)是，全球首張火星大氣“全景圖”。
“希望號(hào)”主要科學(xué)目標(biāo)包括：
監(jiān)測(cè)火星低層大氣條件，試圖理解火星氣候動(dòng)態(tài)和全球天氣圖。
分析火星氣候變化對(duì)大氣氫、氧成分逃逸過(guò)程的影響。
確定火星大氣氫、氧成分發(fā)生全球性逃逸損失的具體物理機(jī)制。
阿聯(lián)酋“希望號(hào)”火星探測(cè)器
為什么“希望號(hào)”和“天問(wèn)一號(hào)”都關(guān)注火星大氣演化歷史？主要原因在于火星大氣不僅與地表水冰的演化、逃逸過(guò)程息息相關(guān)，也是影響火星地表宜居性環(huán)境的重要因素。
研究火星大氣，“希望號(hào)”的“法寶”是它上面搭載的三臺(tái)相機(jī)：阿聯(lián)酋火星紅外光譜儀（EMIRS）、阿聯(lián)酋‘探索者’相機(jī)（EXI）和阿聯(lián)酋火星紫外光譜儀（EMUS）。它們相互配合，根據(jù)計(jì)劃對(duì)火星大氣的不同成分進(jìn)行全球成像，從而期望能夠對(duì)火星全球性氣候演化和大氣逃逸過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
這三臺(tái)相機(jī)都能做什么？
阿聯(lián)酋火星紅外光譜儀是一臺(tái)干涉式熱紅外光譜儀，用于探測(cè)和分析火星低層大氣的加熱狀態(tài)以及低高度火星塵埃、水蒸氣和水冰的全球地理分布情況。EMIRS對(duì)火星低層大氣的探測(cè)有助于研究團(tuán)隊(duì)更好地了解火星低層大氣的全球環(huán)流模式，以及對(duì)太陽(yáng)輻射的晝夜響應(yīng)和季節(jié)性變化。
阿聯(lián)酋火星紅外光譜儀（EMIRS）
阿聯(lián)酋‘探索者’相機(jī)為多波段相機(jī)，覆蓋紫外245-275 納米、305 -335納米以和可見(jiàn)光625-645納米（紅色）、506-586納米（綠色）、405-469納米（藍(lán)色）。其主要探測(cè)方式為拍攝火星高分辨率地形地貌圖像并測(cè)量火星大氣中水冰以及臭氧成分的含量。
阿聯(lián)酋‘探索者’相機(jī)（EXI）
阿聯(lián)酋火星紫外光譜儀的測(cè)量范圍為100納米至170納米，旨在探測(cè)火星熱層大氣（100-200公里）中氧、一氧化碳的含量以及探測(cè)火星逃逸層（＞200 公里）區(qū)域中氫、氧成分的三維空間分布情況并分析上述成分的季節(jié)性變化。最終，嘗試建立火星大氣逃逸成分自低層大氣向高空運(yùn)動(dòng)的全球性物理圖像。
阿聯(lián)酋火星紫外光譜儀（EMUS）
總結(jié)一下，“希望號(hào)”環(huán)繞器通過(guò)火星大氣的全球?qū)崟r(shí)成像，研究火星大氣的日變化、季節(jié)性變化規(guī)律。另外，分析火星逃逸層中氫和氧的三維分布狀態(tài)，理解火星低層大氣氣候變化與高層大氣中氫、氧成分損失之間的聯(lián)系，有助于研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步揭示火星在數(shù)十億年間從能夠維持表面液態(tài)水的濃厚大氣“災(zāi)變”成今天我們觀測(cè)到的寒冷、稀薄、干燥的大氣環(huán)境的具體成因。
阿聯(lián)酋“希望號(hào)”寓意為“向數(shù)百萬(wàn)阿拉伯年輕人傳遞樂(lè)觀的信息”。由阿聯(lián)酋穆罕默德·本·拉希德航天中心與美國(guó)科羅拉多大學(xué)博爾德分校大氣與空間物理實(shí)驗(yàn)室（LASP）聯(lián)合研發(fā)，并于2020年7月19日在日本種子島航天中心發(fā)射。這一多國(guó)聯(lián)合研發(fā)的火星探測(cè)任務(wù)預(yù)計(jì)將公開(kāi)其數(shù)據(jù)使用權(quán)，以供熱愛(ài)火星科學(xué)的人們共同探索、開(kāi)展合作。
（以上圖片來(lái)源均為“希望號(hào)”官網(wǎng)）
文/范開(kāi)（中科院地球與行星物理院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室博士后）
魏勇（“天問(wèn)一號(hào)”首席科學(xué)家助理、國(guó)科大行星科學(xué)教授、2020年“科學(xué)探索獎(jiǎng)”獲獎(jiǎng)人）
