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天问一号到达火星会开展哪些工作

admin

2月 13, 2021

在2020年,中国、阿联酋和美国都不约而同地发生了火星探测器,这在人类历史上属于史无前例,三国同时对着一个星球发射探测器开展研究。

为什么火星这么受欢迎?

就距离而言,肯定是优先考虑离自己最近的,离得越近,越容易到达,相对而言,发射成本也最低,而离地球最近的星球前三分别为:月球、金星和火星。

其实,人类第一次行星探测就给了金星,无奈金星自己不争气。

距离上,金星比火星要近,同时金星离太阳也是最近的,导致了其表面温度高达460℃,而且拥有一个永久性云层,表面压力有93个大气压,而且其大气具有强烈腐蚀性,开发利用价值几乎为零。

一般来说,人类探索地球以外星球,有两个方面考虑,一是要寻找适合人类生存的第二星球;二是,了解临近星球的特性,看是否对人类有利用价值。

而通过现有的技术,人类对金星也了解得差不多,可以确定的是,金星不适合人类生存。

反观火星,可就要比金星强太多了,在整个太阳系中,火星是与地球最相似的行星,火星也有大气层,主要是二氧化碳,平均温度为-23℃,引力比地球小一些,同时,在火星的两极区域发现了冰,火星表面还发现了河流冲刷的河道,和只有水存在才能形成的盐类化合物。

火星也成了人们心中理想的移民星球之一。

就上面随便找出的几点,就可以直接秒杀掉金星了,这也是各国对火星这么感兴趣的原因。

过了窗口期,再等26个月

既然大家都喜欢火星,为什么会在2020年扎堆发射探测器呢?

其实,火星也不是想要登陆就能登陆的,它有一个最佳窗口期,如果过了这个窗口期,还要等待26个月。

要解释这个问题,其实很简单,就是距离问题。

地球距离太阳1.5亿千米,围绕太阳近似正圆公转,公转一周为365天。

而火星距离太阳要远很多,距离为2.3亿千米,公转轨道为偏心率0.09的椭圆,公转一圈为687天。

就发射探测器而言,火星离地球越近,用的燃料越少,成本越低,也越容易发射成功,如果从地球视角来看,每780天,地球和火星近距离会面一次。

因此,各国科学家会充分利用这个窗口期,但是即便在这个窗口期发射,总的成功率依然不足一半,要探索火星,只有在资金和技术双向加持下才能成功。

而真正发射时间,科学家也是要充分考虑的,两个星球的公转位置、探测器运行时间等等多方面因素都会影响发射。

对于2020年来说,火星发射窗口期就是7~8月份,火星和地球真正会合时间是10月份,此时两者最短距离为6200万千米,不过,这个距离也依然是地球和月亮距离的160倍。

一再推迟的“毅力号”

在2020年窗口期到来时,阿联酋的“希望”号最早出发,2020年7月20日,采用了日本H2A火箭发射升空,估计2021年2月9号左右抵达轨道。

接下来是中国的”天问一号“,于2020年7月23日由长征五号遥四火箭在中国文昌航天发射场发射升空,预估将于2021年2月中旬抵达火星轨道。

而美国宇航局原计划2020年7月17日发射”毅力号“,由于各种原因发射时间一推再推,终于在2020年7月30日成功发射,赶上窗口期末班车,预计在2月18日抵达火星表面。

真的速度慢吗?

”毅力号“其实是发射最晚,但是却是最先到达火星表面,而且领先天问一号三个月,是因为我们的探测器速度慢吗?

其实,这种想法是完全错误的,进入火星轨道的速度都差不多,只不过“天问一号”会绕行火星轨道三个月,收集火星数据,三个月后才选择落地点。

然而,美国是老牌的宇宙探测强国,他们去火星已经太熟悉了,此前已经完成了对火星的22次探测,8次到达火星表面,而我国首次探索一切都是新的,需要开展任何一个数据都是零的突破。

捷报频传

就在2月5号,中国的“天问一号”就传来好消息,在距离火星220万公里处拍摄中国第一幅火星图像,能够做到这一点已经非常不容易了。

▲天问一号拍摄火星图

不过在拍摄照片时,“天问一号”还没有正式进入火星轨道,真正的考验还没有开始,接下来才是大考的开始。

▲天问一号绕轨抵达火星概念图

在拍摄完第一幅火星照片后,2月10日19点“天问一号”又传来好消息。

“天问一号”实现了中国历史上首次火星探测器“刹车”,这次刹车主要是为了切入火星轨道,此时“天问一号”已经飞行了202天,不要小看这一次刹车,如果错过这一次的话,还要等待12年时间。

▲动画模拟天问一号探测器近火刹车

进入火星轨道后,“天问一号”任务依然很艰巨,“天问一号”环绕器携带的中分辨率相机、高分辨率相机、磁强计、矿物光谱分析仪、离子与中性粒子和能量粒子探测仪等载荷将陆续开始工作,对火星开展多维度探测。

新挑战

“天问一号”火星探测器是由环绕器和陆巡器组成,接下来的里程碑任务就是火星着陆,通过对“天问一号”进行多轮轨道调整,这时候就需要精准调控速度,来实现探测器的轨道切换,当然所做的一切都是为了“泊车”。

当“天问一号”达到近火星点时,需要启动慢踩刹车,进入到停泊调向轨道,对轨道周期进行相应调整,以保证轨迹经过预定的着陆点。

在进入到停泊轨道后,对着陆区进行拍摄成像,选择合适的位置“泊车”。

泊车过程可没有我们开车入库那么简单,接下来几个月要为这件事做准备,当准备充分后,陆巡器火星车组合体才能择机降落火星,轨道器着留在火星轨道继续绕行,执行中继通讯和火星探测等任务。

写在最后

“天问一号”作为中国第一个即将登上火星的探测器,“天问一号”及其所携火星车的名字都是由征集投票决定的,现在已经取得了阶段性成果,未来还有更多考验等待。

“天问一号”更多是承担了解决有无问题,以及填补对于火星基础认知空白,一旦“天问一号”安全着陆,会有更多好消息带给我们。

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