卫星在哪里(地球曾经有两颗卫星)

作者:陆博涵

中国科学院国家空科学中心

中国科学院月球与深空空探测总体部

卫星是在封闭的轨道上围绕一颗行星运行的天体，可分为人造卫星和自然卫星。在太阳系中，除了水星和金星，所有的行星都被卫星环绕。月球作为人类首次登陆的地外天体，属于地球的天然卫星。

作为太阳系八大行星之一，火星还有两颗天然卫星，分别以古希腊神话中战神阿瑞斯的儿子命名——火卫一和戴莫斯。

早在1726年，乔纳森·斯威夫特就受到伽利略借助望远镜发现木星卫星的启发。他在小说《格列佛游记》中提出了一个猜想:火星上可能有两个更小的卫星。前者每10小时绕火星一周，后者每21.5小时绕火星一周。虽然这个猜想和火星的真实数据不一样，但是作为一个猜想已经很伟大了。

火星的卫星-远的和近的。

一百多年后的1877年，阿萨弗·霍尔在美国海军天文台先后发现了两颗火星卫星——火卫一和戴莫斯。1971年11月至12月，美国的水手9号探测器首次拍摄了火卫一和戴莫斯。

图1戴莫斯(来源:美国宇航局)

图2火卫一(来源:美国宇航局)

火卫一是火星两个卫星中较大的一个，形状像土豆。它的质量为9.8×1015kg，外形尺寸为26.6km×22.2km×18.6km，与火星的平均距离约为9378km，比其他任何已知行星都近。它的轨道周期是7小时39分钟，它绕火星的速度比它的自转速度快，所以火卫一一天可以绕火星三圈。

木卫二是火星的两颗卫星之一，距离火星较远，体积较小。它的质量为2.0×1015kg，外形尺寸为15km×12.2km×11km，与火星的距离为23459km。它的轨道周期是30小时18分钟。

火卫一和戴莫斯的轨道并不“稳定”。就像地球和月球的关系一样，引潮力的影响也存在于火星和它的卫星之间。当引力源对物体施加力时，由于物体上各点与引力源的距离不同，引力也不同，从而撕裂物体。这种重力差异就是潮汐力。目前火卫一的轨道在慢慢变小。2015年发表在英国《自然-地球科学》杂志上的一篇论文显示，火卫一正以每年1-2m的速度接近火星，引潮力坍缩产生的破碎粒子可能在2000-4000万年后散落在火星周围，形成一个环绕火星的行星环。当火卫一慢慢远离火星时。

与其他自然卫星相比，火星卫星的体积太小了。当火卫一和戴莫斯在太阳前面交叉时，它们甚至不能完全遮住太阳。只有一个小黑点会出现在太阳表面，形成日环食。下图是好奇号美国拍摄的月食过程。

图3(来源:美国宇航局)

图4(来源:美国宇航局)

火星的起源仍有争议，有两种学说。首先是俘获理论，即火星的两颗卫星都是被俘获的小行星。另一种是撞击说，即火星的卫星是火星与其他天体撞击溅射出来的。

你为什么想研究火星的卫星？

人类对宇宙的探索是无止境的，强烈的求知欲和好奇心是推动人类进步的强大动力。正是在这种强大的推动力的推动下，人类开始了对火星的探索。而地球到火星的最远距离可达4亿公里左右，信号从火星传回地球需要10~20分钟。如果将火星的卫星作为探测火星的“前哨”，宇航员可以从“前哨”直接控制火星表面的探测器，避免信号延迟等问题。

人类要想把火星的卫星建成火星探测的“中转站”，就必须对火星的卫星进行详细的探测。日本空宇宙航空研究开发机构(JAXA)宣布了火星月球探测任务，该任务将专注于火星的卫星探测。该探测器本身将对两颗卫星进行近距离遥感和原位探测，并打算解决包括探索火星卫星的起源以及它们是否含有水冰在内的科学问题。

探索是人类文明发展和社会进步的动力，对Tai 空的探索对研究太阳系的起源和演化、生命的起源和演化等重大科学问题具有重要意义。作为离地球最近的类地行星之一，火星及其卫星的探测与研究是近年来deep 空探测的最大热点，是未来deep 空探测领域的重要目标，也是中国从航天大国走向航天强国的必由之路。

图5 MMX概念图(来源:NASA)

参考资料:

[1]欧阳自远，萧福根。火星及其环境[J]。航天器环境工程，2012，29(06):591-601。

[2].日本火星卫星探测(MMX)任务及其有效载荷[J].空间返回与遥感，2018，39(06):111。

兰顺正。日本对火卫一的探索意义重大，但风险很大。中国航天报，2020-03-21(001)。

[4]张·。火卫一正在走向“自我毁灭”。科技日报，2015-11-26(002)。

于、孙泽洲、孟林芝、石东。火星探测的发展历史与未来展望[J].探索学报，2016，3(02):108-113。