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天问一号,出发了!步步惊心!“天问一号”远征火星要迈7道坎,火星,明年见!

何伯良 最后编辑于 2020-07-24 00:05:39
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天问一号,出发了!

来源:科普中国2020-07-23 13:29

01:30 / 01:30

正常

  火星探测为什么要飞7个月?这其实跟我们人类现在的航天技术,特别是我们的发动机,还有航天器的设计能力相关的。

天问一号,出发了!火星,明年见!

  地球距离火星一般都非常远,最远可远至4亿千米,最近时也会超过5000万千米,探测难度很大。人类现有的以化学燃料为核心动力的火箭性能依然有限,远远比不过科幻作品中动辄以极快速度运动的飞船和火箭,人类并不能随心所欲的不在乎地球和火星之间距离。

  理论上讲,如果我们可以持续提供动力的话,探测器去火星的时间还可以缩短,但是相比于技术上的问题来说,时间是可以等待的,所以我们设计现在火星探测的轨道,通常使用的叫做霍曼转移轨道。

天问一号,出发了!火星,明年见!

  这个轨道有一个非常大的特点,就是探测器只需要在这个轨道的两端,也就是在进入霍曼轨道的时候,我们的探测器有一次发动机点火,把探测器推入到霍曼转移轨道,然后在飞行的过程中借助天体引力不断地飞行,而在接近到火星的引力场范围的时候,再做第二次发动机点火,这样再把探测器推入到环绕火星的轨道,它是一个最省燃料的轨道。

天问一号,出发了!火星,明年见!

  探测器在飞行的整个过程中,主要就是依靠天体引力去接近火星,而不需要依靠发动机本身的推力。当然带来的一个代价就是在时间上我们需要去等待,所以时间上会相对来说比较长一些。

  由于各探测窗口条件不同,各探测器使用的火箭性能和飞行方案不同,最终的探测器霍曼转移轨道飞行距离可以轻易长达4~7亿千米,耗时6-11个月不等。对于2020年从地球出发的几个火星探测器而言,大致都需要7个月左右时间,于2021年2月前后分别抵达。

  出品:科普中国 光明网

  监制:战 钊

  策划:宋雅娟

  编导:宋雅娟

  摄像:肖春芳

  制作:博 文

步步惊心!“天问一号”远征火星要迈7道坎

来源:科普中国2020-07-23 14:18

05:14 / 05:14

正常

  迄今为止人类对火星进行了40多次的探测,但是完全成功的不到4成,为什么?就是因为火星太远了,到底有多远呢?孙悟空一个筋斗是十万八千里,但是如果要去火星的话,火星距地球最近的距离是5500万公里,最远的距离超过了4亿公里,所以即使是孙悟空,就假设他每天能够往返西天取经两趟,那么悟空去火星至少要飞8个月,多的话得飞5年多他才能够飞到火星。

步步惊心!“天问一号”远征火星要迈7道坎

  这么远的一个距离就造成了很多的困难。我们去梳理一下,一般来说有七道坎,每一道坎都有探测器倒下。

  第一道坎就是发射窗口,火星和地球最近距离每26个月出现一次,所以就是每26个月会有一个最佳的火星探测器的发射窗口,但是一旦发射窗口错过了,那么就还要再等两年多。美国的洞察号是因为它发射前有一些故障,所以从2016年等到了2018年才实施。

步步惊心!“天问一号”远征火星要迈7道坎

  第二道坎就是发射,长征5号能够发射成功,这是一个非常不容易的一件事情。大家要知道,在火星探测的任务中有1/7的探测器倒在了发射的阶段。苏联的前4次火星探测任务全部在发射阶段失败,美国的前两次火星探测任务也全部在发射阶段就折戟了。这就好比说是取经人他连长安的城门都没有走出去,他就倒下了。

  火星探测的第三道坎是要从地球轨道,要进入到奔向火星的地火转移轨道,这个阶段就好比说我们要从地球的市内公路要进入到奔向火星的高速公路一样,大概有1/8的火星探测器倒在了这一步。这就是你刚刚出了大唐边境,然后就迷路了。印度探火的曼加里安号探测器差一点点就倒在这一步,当时它的发动机出了一些故障。

步步惊心!“天问一号”远征火星要迈7道坎

  第四道坎我们踏上了高速公路,奔着火星去了,但在路上可能失联就没有了,还有没有进入到火星轨道这一步,就失败了。这一步倒下的探测器占到了1/7,日本的希望号火星探测器也是迄今为止日本唯一的一次火星探测任务,就倒在了这个阶段。

  火星探测的第五道坎是即使你进入到了环绕火星的轨道,那么这个探测器也有可能在火星轨道上就失效。这里边就好比说是取经人已经到达了灵山脚下了,但是就倒在了灵山脚下。苏联的最后一次火星探测任务,福波斯二号火星探测器,它就是因为在环绕火星轨道上失效,所以使得它所搭载的着陆器还没有进入到下降着陆的任务阶段。

步步惊心!“天问一号”远征火星要迈7道坎

  但是最危险的是第六个阶段。第六道坎是爬山,第六道坎是我们要从火星的轨道上要落下来,要着陆到火星表面,到达火星轨道的探测器,一半的探测器在这个阶段折损掉,也就是说有一半的取经人在登顶灵山的过程中半山腰阵亡了。

  欧洲迄今为止的两次火星探测任务都是在火星着陆器着陆的阶段失败的,这也使得欧洲迄今为止还没有火星探测器能够登到火星的表面。

步步惊心!“天问一号”远征火星要迈7道坎

  好,那么着陆之后还有第七道坎,火星探测器刚刚着陆火星之后就失效。这个是苏联的火星三号探测器,着陆之后只工作了20秒,一幅图片没有传回来它就失效了。这就相当于取经人登顶灵山山顶,刚上去就阵亡。

步步惊心!“天问一号”远征火星要迈7道坎

  所以在这个过程中我们可以看到整个火星探测可以说是步步有难,处处有灾。我们的天问一号要一次性完成“绕 落 巡”这样的任务是非常的艰巨的。但是我们也希望我们的天问一号最终能够踏平坎坷成大道,最后修成正果。

  出品:科普中国 光明网

  监制:战 钊

  策划:宋雅娟

  编导:宋雅娟

  摄像:肖春芳

  后期:孙守玉

火星,明年见!

在这个过程中我们可以看到整个火星探测可以说是步步有难,处处有灾。我们的天问一号要一次性完成“绕 落 巡”这样的任务是非常的艰巨的。一般来说有七道坎,第一道坎就是发射窗口,第二道坎就是发射,第三道坎是要从地球轨道,要进入到奔向火星的地火转移轨道,第四道坎我们踏上了高速公路,奔着火星去了,第五道坎是使你进入到了环绕火星的轨道,第六道坎是我们要从火星的轨道上要落下来,要着陆到火星表面,第七道坎,火星探测器着陆火星后有效,登陆车开展正常工作,向祖国亲人报捷!…衷心祝福并热忱希望我们的天问一号,最终能够踏平坎坷成大道,最后修成正果。

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7条评论

  • 谢谢竹青老师关注支持!顺致夏日幸福安康!
    2020-07-24 21:26:46 0回复
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  • 谢谢西江月老师关注支持!顺致夏日幸福安康!
    2020-07-24 21:25:24 0回复
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  • 谢谢桃子酱老师关注支持!顺致夏日幸福安康!
    2020-07-24 21:24:38 0回复
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  • 谢谢蒋老关注支持!顺致夏日幸福安康!
    2020-07-24 21:22:07 0回复
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  • 谢谢泉老关注支持!顺致夏日幸福安康!
    2020-07-24 21:21:09 0回复
    0
  • 衷心祝福并热忱希望我们的天问一号,最终能够踏平坎坷成大道,最后修成正果。
    2020-07-24 08:34:25 0回复
    1
  • 为 何要去探测火星,并不象我们想象的那么简单。
    2020-07-24 07:31:27 0回复
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1941年11月7日生于常州,现退休,信仰坚定
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