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作者：吕博瀚
中国科学院国家空间科学中心
中国科学院月球与深空探测总体部
卫星是指在封闭的轨道上周期性绕行星运行的天体，可以分为人造卫星和自然卫星。在太阳系中，除了水星和金星，其他行星被卫星包围着。作为人类登陆的第一个地外天体，月球，它属于地球的天然卫星。
作为太阳系八大行星之一，火星，也有两颗天然卫星，它们以古希腊神话中的战神阿瑞斯为原型（Ares）给你儿子取名——福布斯（Phobos）还有德默斯（Deimos）。
早在1726年，乔纳森·斯威夫特的灵感来自伽利略通过望远镜发现木星的卫星，在小说《格列佛游记》提出一个猜想：火星上可能有两颗较小的卫星，这颗卫星围绕火星旋转，千可美10一小时内绕火星一周，后科美21.5一小时内绕火星一周。虽然这个猜想与火星的真实数据不同，但作为猜想，已经很棒了。
火星的卫星——到处
一百多年后，1877年，阿萨夫·霍尔在美国海军天文台发现了两颗火星卫星——火卫一（Phobos）火卫一呢（Deimos）。1971年11月-12月，美国水手9号探测器最早拍摄到了火卫一火卫一呢的照片。
Figure 1 Deimos（图片来源：NASA）
Figure 2 Phobos（图片来源：NASA）
火卫一是火星两个卫星中较大的一个，形状像土豆的，质量为9.8×1015kg，大纲是26.6km×22.2km×18.6km，离火星的平均距离大约是9378km，这个距离比任何已知行星的卫星都近，轨道周期7小时39分，围绕火星的速度比火星的自转速度还快，所以火卫一可以每天绕着火星转3圈。
木卫二是火星的两个卫星之一，距离火星较远，较小，质量为2.0×1015kg，大纲是15km×12.2km×11km，距火星23459km，轨道周期30小时18分。
火卫一火卫一呢的轨道并不“稳定”，就像地球和月球之间的关系，引潮力的影响也存在于火星和它的卫星之间。当重力源对物体施加力时，因为物体上每一点到引力源的距离是不同的，重力是不同的，从而在物体上产生撕裂效果，这种重力差异就是潮汐力。目前，火卫一的轨道越来越小，2015于1920年在英国出版《自然-地学》上一篇论文表明，火卫一每年都在花费1-2m速度接近火星，可能在2000万年到4000几年后，潮汐力瓦解了，而产生的破碎粒子可能散落在火星周围，在火星周围形成一个行星环。当火卫一慢慢远离火星时。
与其他自然卫星相比，火星太小了，当火卫一火卫一呢在太阳前越过时甚至不能完全覆盖太阳，太阳表面只会有一个小黑点，形成日环食。下图是好奇号美国拍摄的月食过程。
Figure 3（图片来源：NASA）
Figure 4（图片来源：NASA）
火星的起源仍有争议，目前有两种理论。首先是俘获理论，即火星的两个卫星都是被捕获的小行星。另一个是冲击论，也就是说，火星的卫星是由火星与其他天体的撞击而溅射出来的。
为什么要研究火星的卫星？
人类对宇宙的探索是无止境的，强烈的求知欲和好奇心是人类进步的强大动力，它被这种强大的力量所驱动，人类已经开始了对火星的探索。然而，从地球到火星的最远距离可以达到大约4亿公里，从火星向地球发送信号会产生10~20微小的延迟。如果火星的卫星被用作火星的探测器“前哨站”，宇航员可以“前哨站”在火星表面直接遥控探测器工作，避免信号延迟等问题。
如果人类想把火星卫星建成火星探测器“中转站”，有必要详细探索火星的卫星。日本宇宙航空研究开发局（JAXA）宣布火星卫星探测MMX任务（The Mars Moons Exploration），MMX这项任务将专注于火星的卫星探测，探测器本身将对两颗卫星进行近距离遥感和原位探测，解决方案包括探索火星卫星的起源，不管里面有没有水冰 。
探索是人类文明发展和社会进步的动力，其中，太空探索对于研究太阳系的起源和演化更为重要、生命的起源和进化等重大科学问题意义重大。作为离地球最近的类地行星之一，火星及其卫星的探测和研究是近年来深空探测的最大热点，是未来深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。
Figure 5 MMX概念图（图片来源：NASA）
参考数据：
[1]欧阳自远,肖福根.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)任务及其有效负载[J].航天器回收和遥感,2018,39(06):111.
[3]兰顺正. 日本探索火卫一意义重大，但风险也不小[N]. 中国航天报,2020-03-21(001).
[4]张梦然. 火卫一正前往“自毁”[N]. 科技日报,2015-11-26(002).
[5]于登云,孙泽洲,孟林智,石东.火星探测的发展历程及未来展望[J].深空探索杂志,2016,3(02):108-113.
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