火星发来的信号？46亿年后人类才收到，中国探测器将是破解关键？

　　＂你不会是火星来的吧？＂这句话想必很多人都不陌生，曾几何时这也是嘲讽一个人跟不上时代潮流的一句流行语。
　　可你知道吗？还真的有一种特殊的东西，穿越浩瀚的宇宙，从火星发出信号来到地球，它的名字叫做火星弓激波。
　　46亿年前，火星正式形成，可其自身产生的弓激波却一直到1965年才被观测到。
　　弓激波到底是什么？
　　它又是如何被发现的呢？
　　弓激波是什么？
　　火星是一颗神奇的星球，其磁场强度远超地球10倍，也正是因为火星磁场强的缘故，其表面形成了电离层。
　　火星的电离层高度偏低，且较为稀薄，因此容易遭受外太空的气候变化影响。
　　其中，太阳风对火星的作用力尤其明显。
　　太阳风与火星表面的电离层以及二氧化碳等气体发生反应，会形成一种灵敏度超高的感应层。
　　这层感应磁层能够和太阳风进行二次反应，从而在火星表面创造出火星弓激波。
　　前面也提到过，人类历史上第一次观测到火星弓激波，是在1965年，美国向火星发射了第一个翻越火星的探测器——水手四号。
　　当时，水手四号的飞行状态丝毫没有问题，但就是在驶向火星表面的时候，突然发生了磁场跳变。
　　换句话说，原本平稳的磁场，在靠近火星表面的时候突然发生了波动，而且这种波动时隐时现，这让守在地球观测中心的美国科研人员困惑不已。
　　不过好在水手四号所搭配的磁场感应仪成功捕捉到了火星表面的磁场波动信息，并将信息折返回了美国。
　　也就是从那时起，火星弓激波才正式跟世人见面。
　　而有意思的是，火星弓激波的成像模型，一直到近年才刚开始被测绘建立，也就是说弓激波的捕捉测绘难度还是非常大的。
　　那么火星弓激波究竟是如何被观测到的呢？
　　要知道，如果火星探测器的运行高于火星弓激波的位置所在，那么探测器绕行火星一圈后将会两度穿过弓激波。
　　而且颇具风险性的是，穿过弓激波的同时，还要穿过太阳风。
　　太阳风的猛烈程度我们看一组数据就知道了。
　　受带电粒子流和密度的影响，太阳风的风速非常强，最厉害的时候能够达到每秒800千米，几乎是地球风速的上万倍。
　　因此人类建造的火星探测器一方面要在猛烈的太阳风下实现对弓激波的准确探测，另一方面还要应对恶劣的太阳风笼罩下的环境，其探测绘制难度有多高可想而知。
　　可能有人会问，那么我们让探测器运行低于弓激波的位置下面不就好了吗？
　　实际上，弓激波的上层波动才是最明显的，如果低于弓激波探测，所得出的结果微弱且不具备参考性，因此还是要在弓激波上层实现测绘。
　　由于弓激波上游和下游的磁鞘特征各不相同，且磁场强度也不尽相同，所以针对上下游波强探测也要用到不同的仪器设备和方式方法。
　　其中针对激波脚、过冲跟斜坡这几类弓激波主体部分的观测最为重要。
　　只有确定了这三个主体部分的位置和波动频次，才能够大致确定弓激波的位置。
　　不过仅仅是确定了弓激波的位置还不够，关于弓激波的位形空间监测也是个不可缺少的环节。
　　所谓的位形空间，实际上是弓激波可能出现的所有物理状态空间。
　　其影响因素很多，诸如超强紫外线的辐射、太阳风马赫数、太阳风所产生的动力压等，都会对弓激波的位形空间产生较大的冲击。
　　那么这些因素究竟是如何影响弓激波位形监测的呢？
　　存活了46亿年的火星，表面有一种神秘奇特的光波。
　　这种光波环绕在火星表面，过了几十亿年才被人类偶然发现。
　　但从被人类发现，到成功建立起它的3D成像模型，中间又隔了几十年。
　　而困扰人类对弓激波检测研究的一共有五大因素。捕捉影响因素
　　其中，太阳EUV辐射是影响较大的一种。
　　太阳EUV辐射增强，那么火星电离层的密度就会不断上升。
　　届时，太阳风对电离层的影响将会持续下降。
　　随着电离层受影响程度持续加大，弓激波的位形空间监测也会越来越难。
　　除此之外，太阳风马赫数的影响也颇大。
　　研究表明，马赫数值越高的太阳风，会持续推动火星弓激波向着火星方向靠拢，反之，马赫数值越低的太阳风，则会带动火星弓激波向着火星更远处移动。
　　所以，当马赫数值发生变动的话，火星弓激波的位形变化幅度也会加大，监测难度也就直线上升。
　　影响火星弓激波位形的第三个因素，则是太阳风动压。
　　这种动压能够反映出太阳风表面的风粒子动能，其动压高低也会对弓激波的轨道移动产生冲击，从而影响检测结果。
　　而下一个影响火星弓激波的因素，则是火星地壳自身的磁场。
　　火星地壳磁场的强度分布不均衡，相比较而言南半球的磁力更强一些。
　　当南半球处于日半球期间，火星弓激波的轨道偏离越远，而当南半球处于夜半球的时候，火星弓激波的轨道偏离则越近。
　　不过面对千变万化的宇宙空间，仅仅靠地磁效应来左右火星弓激波还是不够的，随着火星持续几十亿年的演变，行星际磁场的影响也慢慢加入其中。
　　随着，行星际磁场的不断增强，火星弓激波的离心率越大，稳定性越差，监测的概率也就越小，所以行星际磁场的出现，对人类监测火星弓激波位形是一个不小的阻碍。
　　1975年，人类历史上第一个火星弓激波的模型终于成功被建立。
　　其测绘方式是借鉴了圆锥曲线方程式，该过程也异常曲折。
　　早在研究的伊始，就有人提出了这一方法。
　　但是，科学家发现传统的圆锥曲线方程式的算法根本不足以建立一个完整的火星弓激波位形模型。
　　所以当时的测绘专家们绞尽脑汁，通过改良了传统圆锥曲线方程式才首创出了第一代火星弓激波位形模型。
　　而此后，随着计算机测算技术的飞速发展，利用计算机精准测绘火星弓激波位形模型的方式也越来越普遍。
　　那么既然目前已经查明了影响弓激波位形的5大类因素，我们该如何实现对火星弓激波的位形模型建设呢？
　　或者说打造火星弓激波位形模型的难度有多大呢？
　　看到这里不妨点个关注，带您继续探寻火星弓激波的奥秘。
　　火星是一个长寿的星球，至今为止已经有46亿年的历史。
　　在这个古老星球的表面，有一种波动强烈迅猛的弓激波，其自身和位形空间历来是人类探寻火星奥秘的重点研究对象。
　　弓激波位形模型
　　值得一提的是，在计算位形模型初步算法的时候，测绘专家发现如果以太阳风的流动风向作为参考的坐标轴，所测算出来的公式结果可信度将会大大提高。
　　通过所得数据的最小权重进行加权处理，计算得到火星弓激波位形模型的参数。
　　但是问题也随之产生，那就是当时人类所能测绘处最优质的模型只是二维模型。
　　换言之，其整体观测性能要远低于日后所出现的三维模型视图。
　　二维模型状态下，无法多角度来剖析火星弓激波位形的特征。
　　可能有人会问，那么提前用三维视图模型来打造火星弓激波位形模型，再进行降维处理不就好了吗？
　　说起来容易做起来难，在测绘专家们无数次尝试后得出了这样一个结论。
　　火星弓激波位形模型在经过降维处理后，会出现部分重要信息丢失的漏洞，对于整体测绘火星波纹态势具有不可逆的影响。
　　而且火星弓激波的分布是南北不对称的，所以如果通过降维处理来解决二维模型的问题，将会出现严重的数据偏差，导致最终测绘结果成为一堆无用的数据。
　　同时需要注意的是，火星弓激波的三维模型拥有大大小小9个自由度，如果轻易发生降维变化，还有可能导致前期所做的所有数据堆砌出现崩溃的后果。
　　所以总体来看，早期人类针对火星弓激波的位形测绘大多依托于数学对称公式原理的假设，并不能真的使用现成公式进行精准测绘。
　　但是随着计算机和卫星通信技术的迅猛发展，人类对火星弓激波的位形测绘手段也越来越先进。
　　截止到目前，人类所发射的火星卫星探测器MAVEN已经运行了将近8年。
　　这种探测器装载着大负荷磁场监控系统，能够对火星表面的电离层进行敏感测绘，也正是因为这种监控系统的存在，人类对火星危险的表面层级才能深入解析。
　　前面所说的影响火星弓激波位形测绘的5大因素，虽然也会在测绘过程中偶尔出现波动，影响测绘的数据，但是目前人类已经掌握了相关技术，能够尽可能地将这些影响因素带来的数据偏差缩小在可控范围之内。
　　如今，火星弓激波的位形模型已经建设完毕，人类针对火星的研究也向前迈进了一大步，站在这一伟大发明的基础上，人类可以直面太阳风、电离层和其他行星所产生的弓激波，并且对它们进行深入研究。
　　虽然之前针对火星弓激波所做出的研究并不是国内首创，但是国内目前为探测追踪火星所做出的努力也已经得到了彰显。
　　中国自主研发的＂天问一号＂火星探测器，已经成了全球高性能探测器中的佼佼者，随着天问一号的探测之旅开启，中国对这颗长寿行星的研究也会有更大的空间。
　　当然竞争也无处不在，中东国家阿联酋也不落人后，其研发的＂希望＂号火星探测发射器也已经进入太空轨道，开启了对火星的探索。
　　虽然整体来看火星需要揭秘开发的问题还有很多，但是人类几十年的研发技术已经取得了实质性的成果，未来进一步剖析火星也将不成问题。