探索火星的秘密

2021年5月，中國國家航天局的“天問一號”任務(wù)成功將祝融號火星車降落在火星烏托邦平原的南部，這一壯舉標(biāo)志著中國在深空探測領(lǐng)域邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。祝融號火星車攜帶的次表層探測雷達(dá)（RoPeR）為我們揭開火星神秘的面紗提供了強(qiáng)有力的工具。本文將帶您了解這一高科技設(shè)備的工作原理及其在火星探索中的應(yīng)用。

次表層探測雷達(dá)的工作原理是通過發(fā)射和接收電磁波來探測火星表面下的地質(zhì)結(jié)構(gòu)。雷達(dá)信號在穿透火星表面后，會遇到不同介質(zhì)的反射和吸收，通過分析返回的信號，科學(xué)家可以推斷出火星表層以下的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)特性。RoPeR的有效探測深度是評估其探測能力的關(guān)鍵指標(biāo)。

在本次研究中，科學(xué)家們首先基于RoPeR的探測參數(shù)，建立了有效探測深度與介電常數(shù)和損耗率的關(guān)系模型。介電常數(shù)是描述物質(zhì)對電磁波響應(yīng)特性的參數(shù)，而損耗率則與物質(zhì)對電磁波的吸收能力有關(guān)。通過理論模型的建立，科學(xué)家們能夠預(yù)測在不同地質(zhì)條件下雷達(dá)的探測效果。

通過對實(shí)測雷達(dá)數(shù)據(jù)的分析，科學(xué)家們確定了兩個通道有效信號深度分別為88米和5米。這一發(fā)現(xiàn)是通過分析次表層探測雷達(dá)數(shù)據(jù)的相似性得出的，相關(guān)系數(shù)結(jié)果顯示了兩個通道的信號在不同深度上的相關(guān)性。

最后，科學(xué)家們利用RoPeR兩個通道實(shí)際數(shù)據(jù)的能量衰減特性，計(jì)算出不同深度的損耗角正切值。這些值與探測深度模型和有效信號深度進(jìn)行匹配，從而驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性?；诖伪韺犹綔y雷達(dá)計(jì)算的“天問一號”著陸點(diǎn)地下物質(zhì)的損耗角正切值，為我們提供了火星地下物質(zhì)特性的重要信息。

通過這些研究，我們不僅能夠更好地理解火星表層以下的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，還能夠?yàn)槲磥淼幕鹦翘綔y任務(wù)提供寶貴的數(shù)據(jù)支持。祝融號火星車次表層探測雷達(dá)的應(yīng)用，不僅展現(xiàn)了中國在深空探測技術(shù)方面的實(shí)力，也為全人類對火星的認(rèn)知貢獻(xiàn)了重要的力量。

隨著祝融號火星車的不斷探索，我們對火星的了解將會越來越深入。次表層探測雷達(dá)作為火星車的重要載荷之一，將繼續(xù)在火星的神秘土壤下為我們揭示更多的秘密。讓我們期待，隨著科技的進(jìn)步，人類對宇宙的認(rèn)知將不斷拓展，為未來的星際旅行和深空探測開啟新的篇章。

參考文獻(xiàn)：張領(lǐng)*, 方向愷, 韓碩. 祝融號火星車次表層探測雷達(dá)有效探測深度. 科學(xué)通報(bào), 2024, 69(18): 2674–2681,