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完美着陆!天问一号即将展开火星探索,未来的航天计划更令人兴奋

 姿势分子_ 2021-05-15

史无前例,绝无仅有!祝融号火星车成功着陆,创造了世界航天史的奇迹!

5月15日,我国的第一次火星探测任务天问一号中,火星车祝融号经历了9分钟的减速过程,成功软着陆于火星表面,成为了世界上第二个成功软着陆于火星表面的国家,更是史无前例、绝无仅有的在第一次火星探测任务中就实施火星车探测的国家!

软着陆的过程,我们介绍过多次,今天就不赘述了。但不得不说,这样的成功,真的值得我们骄傲!

为啥这么难

着陆火星的难度之所以大,有两个主要的原因。

首先是速度大,在着陆之初,其速度可以达到每秒4.8公里。这也是没办法的事,如果太慢的话,早就掉下去了。因此,着陆器需要从如此高的速度减速到0,这个减速过程非常困难。

更重要的是,如此艰难的任务,我们竟然无法操控。火星和地球最近的时候相距也有差不多5500万公里,即使是以光速和天问一号进行沟通,所需的时间也要几分钟,甚至比着陆过程本身还长。因此,技术人员是根本不可能实时操控天问一号的。在这样的情况下,他们只能给着陆器输入好程序,然后由着陆器“自力更生”实施着陆,可想而知,这个难度有多大。

而且,火星着陆和月球着陆还不一样。尽管我们的探月工程已经多次实现月表着陆,但毕竟月球没有大气层,全程使用反推发动机进行减速即可。而且,月球引力更小,着陆的初始速度也更低一点。虽然火星大气层可以起到减速的作用,但是这个大气层过于稀薄,起到的作用也非常有限。

大气层还带来另一个问题,那就是摩擦。在进入大气层后,火星车最高要面临差不多1000℃的超高温,这对于火星车和内部的设备要求也非常高。

(图片说明:动画模拟天问一号着陆过程)

由此可见,美国人管这个时长7分钟的降落过程称为“死亡7分钟”,实在不是在危言耸听。

还有一点比较重要的,那就是各个元器件的稳定性。即使不坠毁,在降落过程中的震荡或者是其他环境因素,都可能会对火星车上的设备造成影响甚至是损坏。实际上,此前成功实施软着陆的火星车中,也有一部分在着陆后无法和地球进行数据传输。

正因为有这么多困难,而我国又是第一次实施火星着陆任务,所以在天问一号入轨三个月后才实施着陆,实在是非常必要的。

这段期间,天问一号在干啥

那么,这段时间里,天问一号到底在做什么呢?

(图片说明:天问一号拍摄的火星图片,我本人加了点渲染色彩)

首先,自然是轨道器对火星环境的探测和数据收集,包括拍摄大量的照片和对火星表面天气的研究。要知道,火星上空气虽然稀薄,里面的东西可不少。这颗红色的星球上,隔三差五就要来一场沙尘暴,夸张一点的甚至可以持续几年,覆盖半个星球。

这样的沙尘暴轻则覆盖在太阳能电池板上导致能源问题,重则直接摧毁火星车。当然,我国的祝融号火星车已经开发了抖动的功能,即使有沙尘落在太阳能电池板上也可以抖落下去,但太大的风沙仍然很具有破坏性。因此,祝融号不仅要选择完美的着陆点,而且要避开这样的天气。

其次,我国科学家也在积极和NASA的科学家们联系,寻求美国的帮助。毕竟人家是轻车熟路了,经验丰富。除了自己摸索之外,能够找到人带路也能更加地提高效率。

着陆之后干什么 ?

在到达火星地表后,祝融号需要首先对着陆点全局成像,并且完成自检,确保工作状态良好。接下来,着陆器会放下两条轨道,祝融号火星车沿着轨道,来到火星表面,进行探索。

祝融号的任务,是在乌托邦平原进行为期90天左右的探索。乌托邦平原是火星最大的平原,直径3200公里。根据此前的研究,乌托邦平原下方很可能隐藏着许多的水冰,其水量甚至超过了地球上面积最大的淡水湖——苏必利尔湖。

(图片说明:NASA拍摄的乌托邦平原)

虽然寿命似乎比美国的火星车要短一些,但毕竟是第一步。把阿姆斯特朗说的话稍微改编一下:这是火星探索的一小步,却是我国航天事业的一大步。对于我国后续的火星甚至是其他天体的探测任务来说,这都是一次重要的参考和里程碑。

乌托邦寓意着天堂,而根据科学家的研究,火星在几十亿年前曾经非常宜居,甚至可能真的是生命的天堂。如果火星上真的孕育过生命的话,会不会就隐藏在这里呢?前几天,甚至有科学家发现了火星表面疑似的蘑菇,是否这一次祝融号会有新的发现呢?

(图片说明:疑似是火星蘑菇的图像,不过也有科学家认为是赤铁矿)

而天问一号轨道器将会在火星上空作为中继卫星,帮助火星车进行数据传输。祝融号结束任务后,轨道器也将再次变轨,完成总计2个地球年的火星探测任务。

更宏伟的计划

这就完了吗?不!我们的计划,还要更加宏伟。

国家航天局副局长、探月工程副总指挥吴艳华在去年的时候还介绍,我国已经在准备火星表面采样返回的计划了。根据目前的计划,这个项目大约在2028年实施。目前美国的毅力号火星车也有火星采样的任务,不过将样品带回来的工作要在20年代末完成。我国接下来的火星表面采样计划是否能直接带回样本,我暂时没有看到资料。即使没有能够带回并实现对美国的弯道超车,双方的技术差距也将大幅缩小,值得期待。

不仅仅是火星,我们前几天也介绍过,我国已经准备了小行星探测任务和太阳系的深空探测任务,并且都将在最近两年发射。接下来,我们还会去木星系进行探索,征途是星辰大海,我们正在走来!

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