2月10日，我國“天問一號”火星探測器成功入軌，“等待”它的，是20小時前剛剛入軌的阿聯酋探測器“希望號”。和“天問一號”環繞器搭配著陸器的探測模式不同，“希望號”只會從2萬公里至4.3萬公里之外“遠眺”火星大氣，衛星軌道周期約為 55小時，它的小目標是，全球首張火星大氣“全景圖”。
“希望號”主要科學目標包括：
監測火星低層大氣條件，試圖理解火星氣候動態和全球天氣圖。
分析火星氣候變化對大氣氫、氧成分逃逸過程的影響。
確定火星大氣氫、氧成分發生全球性逃逸損失的具體物理機制。
阿聯酋“希望號”火星探測器
為什么“希望號”和“天問一號”都關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、逃逸過程息息相關，也是影響火星地表宜居性環境的重要因素。
研究火星大氣，“希望號”的“法寶”是它上面搭載的三臺相機：阿聯酋火星紅外光譜儀（EMIRS）、阿聯酋‘探索者’相機（EXI）和阿聯酋火星紫外光譜儀（EMUS）。它們相互配合，根據計劃對火星大氣的不同成分進行全球成像，從而期望能夠對火星全球性氣候演化和大氣逃逸過程進行實時監測。
這三臺相機都能做什么？
阿聯酋火星紅外光譜儀是一臺干涉式熱紅外光譜儀，用于探測和分析火星低層大氣的加熱狀態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對火星低層大氣的探測有助于研究團隊更好地了解火星低層大氣的全球環流模式，以及對太陽輻射的晝夜響應和季節性變化。
阿聯酋火星紅外光譜儀（EMIRS）
阿聯酋‘探索者’相機為多波段相機，覆蓋紫外245-275 納米、305 -335納米以和可見光625-645納米（紅色）、506-586納米（綠色）、405-469納米（藍色）。其主要探測方式為拍攝火星高分辨率地形地貌圖像并測量火星大氣中水冰以及臭氧成分的含量。
阿聯酋‘探索者’相機（EXI）
阿聯酋火星紫外光譜儀的測量范圍為100納米至170納米，旨在探測火星熱層大氣（100-200公里）中氧、一氧化碳的含量以及探測火星逃逸層（＞200 公里）區域中氫、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動的全球性物理圖像。
阿聯酋火星紫外光譜儀（EMUS）
總結一下，“希望號”環繞器通過火星大氣的全球實時成像，研究火星大氣的日變化、季節性變化規律。另外，分析火星逃逸層中氫和氧的三維分布狀態，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系，有助于研究團隊進一步揭示火星在數十億年間從能夠維持表面液態水的濃厚大氣“災變”成今天我們觀測到的寒冷、稀薄、干燥的大氣環境的具體成因。
阿聯酋“希望號”寓意為“向數百萬阿拉伯年輕人傳遞樂觀的信息”。由阿聯酋穆罕默德·本·拉希德航天中心與美國科羅拉多大學博爾德分校大氣與空間物理實驗室（LASP）聯合研發，并于2020年7月19日在日本種子島航天中心發射。這一多國聯合研發的火星探測任務預計將公開其數據使用權，以供熱愛火星科學的人們共同探索、開展合作。
（以上圖片來源均為“希望號”官網）
文/范開（中科院地球與行星物理院重點實驗室博士后）
魏勇（“天問一號”首席科學家助理、國科大行星科學教授、2020年“科學探索獎”獲獎人）
