[科普中国]-火卫一

简介

火卫一（Phobos，英语发音"FOH bus"福博斯)呈土豆形状，一日围绕火星3圈，距火星平均距离约9378公里。 它是火星的两颗卫星中较大也是离火星较近的一颗。火卫一与火星之间的距离也是太阳系中所有的卫星与其主星的距离中最短的，从火星表面算起只有6000千米。它也是太阳系中最小的卫星之一，

火卫一是一个形状不规则的小天体。围绕火星运动，轨道距火星中心约9400km，也就是距离火星表面6000km。火卫一到其母星的距离比其他已知行星的卫星都要近。火卫一是太阳系中反射率最低的天体之一火卫一上有一个巨大的撞击坑，叫斯蒂克尼撞击坑。由于轨道离火星很近，火卫一的转动快于火星的自转。因此从火星表面看火卫一从西边升起，在4小时15分钟或更短的时间内划过天空在东边落山。由于轨道周期短以及潮汐力的作用火卫一的轨道半径在逐渐变小，最终它将撞到火星表面，或者破碎形成火星环。

火卫一是一颗形状不规则的天体，大致是27公里长、22公里宽、18公里高。它在离火星9，235.6~9,518.8公里距离上每0.319天绕火星一周，这比火星自转速率快，所以，如果人类到达火星，也可以看见火星的‘月亮’西升东落，火卫一和火卫二大多被认为是捕捉到的小行星，也有一些人认为它们是起源于太阳系外的，而不是来自于小行星带。

1971年11~12月，美国的水手9号火星探测器最早拍摄了火卫一和火卫二的照片。火卫一的轮廓尺寸为26.6千米×22.2千米×18.6千米，形状有点儿像马铃薯（见图）。它围绕距火星平均距离约6000千米的轨道运动，旋转一圈需要7小时39分钟。由于尺寸和重量都很小，火卫一的万有引力比较弱，仅相当于地球的1/1600。另外，火卫一的轨道正慢慢衰变（每100年下降9米），再过4000万年将撞向火星。火卫一一直是科学家关注的研究对象，了解火卫一能够让我们获得大量有关太阳系早期历史的信息。俄罗斯“火卫一-土壤”计划的首席科学家亚历山大·扎克哈罗夫表示：“它可能为我们提供有关地球卫星以及其它行星卫星形成的线索，同时了解小行星撞击在影响多岩类地行星方面扮演的角色。”火卫一的最长轴总是指向火星，有一面始终朝向火星，使其成为观测火星绝大多数表面的理想场所。

在上世纪末，前苏联/俄罗斯曾先后制定并实施了两个使用自主探测器研究火卫一的计划，可惜由于探测器及运载火箭发生故障都没有成功。第一个计划开始于上世纪70年代末期，出于技术和经费方面的考虑，打算制造两个航天器，一个悬停在火卫一上空50米高度，进行电视摄像和科学实验；另一个则执行火卫一采样返回任务。两个探测器的发射时间是1988年，故被称为“火卫一-88”计划。除了火卫一外，任务的研究目标也包括火星、太阳和宇宙空间1。

星体特性轨道特征火卫一的环绕运动半径小于同步运行轨道半径，因此它的运行速度快，通常每天有两次西升东落的过程由于它离火星表面过近，在火星上，纬度高于70.5°的地方，火卫一就位于地平线以下了。据推断，由于它的运行轨道小于同步运行的轨道，所以潮汐力正不断地使它的轨道越变越小（最近的统计数字表明，它正以每世纪2米的速度在减小）。所以，据估计大约4000万年后，火卫一不是撞向火星，便是分解而成为光环（这同月亮的升力的反作用力的作用效果相似）。

星体组成火卫一和火卫二可能像C型小行星一样是由富含碳的岩石组成的。但它们不可能是由纯岩石组成的，因为它们的密度太低了。它们很可能是由岩石与冰的混合物组成的，并且它们都有很深的地壳坑。

前苏联的探测器火卫一2号探测到一种从Phobos上逃逸出的微弱但又持久的气体。可惜的是，Phobos 2号在探测出这气体的组成成份之前便无法工作了，水或许是最有可能的组成部分。

表面地形Phobos上最显著的地形特色是一个名为Stickney的大坑，这是前面所提到的Hall的妻子的名字。就像土卫一的环形山赫歇耳(Herschel)一样（尺寸较小）。Stickney必然曾经具有过破坏火卫一的作用，现在火卫一表面上的一些大沟和条纹层脉极有可能是由于Stickney的影响而造成的。

发现探测火卫一在1877年由阿萨夫·霍尔(Asaph Hall)发现，1971年由“水手9号”首次拍得照片，并由1977年的“海盗1号”、1988年的“火卫一号”进行观测。

未来意义火卫一和火卫二或许某天会成为了解火星的、非常重要的“空间站”。特别是随着冰的存在的事实，它便是成为了研究火星的中转站。

星体趣闻火卫一密度很低，有人据此认为它是中空的，甚至还有人相信它实际是一艘“火星人造飞船”。火卫一的逃逸速度很低，只有地球的千分之一，要是一个地球上的专业跳高选手能站到火卫一表面，他就能把自己“发射”进太空。

相关解析奥尔德林解析火星殖民地：可先控制火卫一

据国外媒体报道，“阿波罗11号”宇航员埃德温·奥尔德林认为火星任务并不仅仅是一次性的空间飞行，在火星上建立基地还将面临更大的问题但是人类必须前往火星并展开殖民地的建设，这是文明能够长期延续下去的唯一机会。NASA前宇航员约翰·格伦斯菲尔德此前提出：只在单一行星上活动的物种不可能永远生存下去，恐龙的灭绝就是一个典型的例子，由于该物种没有发展出智能科技，结果只能在天体撞击事件中灭绝，

火星对人类而言是一个较为理想的立足点，可以建立起人类的第一个太阳系行星殖民地，宾夕法尼亚大学的大卫·丁格斯认为抵达火星后的人类需要更大的空间进行活动，其中包括生命支持系统、日常用品等，较大的空间和足够的保障可以减少宇航员出现极端的心理变化。自火星500项目中，6个志愿者花了520天在3.6米乘20米的封闭空间内生活，并出现了普遍性的问题，比如失眠等紊乱现象。

因此，为了防止宇航员在狭小的空间内出现心理问题，火星基地将会是大型的人类生活区，建造发射都将面临重大问题，至少我们为了建设一个国际空间站就使用了几乎所有的航天力量。奥尔德林认为可以在火卫一上先建立基地，因为这颗卫星没有大气结构，不需要大型隔热屏蔽装置，然后将物资运往火星表面。同时，我们将面临粮食供应的问题，我们需要培育出可抗辐射环境、低气压和微重力的植物品种，甚至还可能要改造火星上的土壤转基因工程将派上用场。对此，NASA喷气推进实验室的首席科学家理查德认为火星殖民地建设过程将会十分艰难甚至无法完成，除非行星际空间飞行的费用大大降低，

探测计划已经有几个飞船给火卫一拍摄了近照。这些飞船的本身的任务是对火星成像，最早是1971年水手9号，此后是1977年海盗1号，1998年、2003年火星全球勘察者，2004年，2008年和2010年火星快车，2007年和2008年火星侦查轨道器。2005年8月25日，勇气号火星车由于风吹散了太阳电池板上的尘土，获得了额外的能量，从火星表面拍摄了几张曝光时间较短的夜晚天空照片，照片上可以清楚看到火卫一和火卫二。专门的火卫一探测器是1988年发射的苏联的福布斯1号和福布斯2号。前者在奔火途中就失踪了，后者（包括着陆器）返回了一些数据和图像但在开始卫星表面详查后不久就失效了。其他的火星任务采集了更多的数据，但下一个专门的任务是2011年发射的采样返回任务，

俄罗斯空间局在2011年11月发射了到火卫一采样返回的任务，福布斯-土壤，返回舱中还包括一个行星学会的生命科学实验——行星际飞行生命实验LIFE。参加此次任务的还有中国国家航天局计划进入火星轨道的探测飞船萤火一号，以及火卫一着陆器上的科学载荷的土壤研磨和筛分系统。然而，到达地球轨道后，福布斯-土壤探测器未能点火奔向地球。此后的抢救工作未能成功，2012年1月，福布斯-土壤在地球上坠毁，

据报道，2007年欧洲航天公司欧洲宇航防务集团阿斯特里姆公司规划了一个到火卫一的技术演示任务。阿斯特里姆公司目前参与欧洲空间局的一个火星采样返回任务，这个任务是欧空局极光计划的一部分。将一个航天器送往重力场很小的火卫一，是测试验证最终到火星采样返回任务的好途径。这个任务规划于2016年启动，将持续3年公司机将使用一个离子推进的“母船”，释放一个着陆器到火卫一表面。着陆器将进行一些测试和实验，把样品采集到一个舱内，然后返回到母船上，返回地球，样品将被投掷到地面，等待回收，

007年，加拿大空间局资助了Optech和火星研究所的一项研究，这是到火卫一的无人探测任务，名叫PRIME（Phobos Reconnaissance and International Mars Exploration，火卫一侦查和国际火星探测）