池州新闻网
探索

中国太空探索一大步:「天问一号」,目标火星

作者: 来源: 时间:2020-08-13

  • 最新
  • 精选
  • 区块链
  • 汽车
  • 创意科技
  • 媒体达人
  • 电影音乐
  • 娱乐休闲
  • 生活旅行
  • 学习工具
  • 历史读书
  • 金融理财
  • 美食菜谱

中国太空探索一大步:「天问一号」,目标火星

极客公园 极客公园 2020-07-23


美俄太空称霸过去了半个世纪,火星终于要插上中国国旗了。

北京时间 7 月 23 日 12 时 41 分,中国现役运载能力最强的长征五号火箭,在文昌航天发射中心成功执行中国首次火星探测任务——「天问一号」,中国首个火星探测器搭载「长征五号」遥四运载火箭踏上前往火星的征程。

伴随着发动机引擎的轰鸣,「胖五」(网友对长征五号系列火箭的昵称)直冲云霄,它会将探测器先送往地火转移轨道短暂停留,为其前往火星的漫长跋涉做准备。预计在今年年底或明年年初,探测器将在火星着陆,展开为期半年的全球性和综合性探测。

如果任务进展顺利,我国的深空探测能力和技术水平将实现跨越式发展,成为世界第三个在火星着陆,第二个在火星巡视的国家。从长远角度来看,火星探测有助于人类更好地理解地球、利用地球,同时为实现火星殖民的目标奠定基础。


目标,火星!

自 1960 年前苏联向火星发射探测器以来,人类相继向火星发射了 47 个探测器,相关探测任务基本由美俄独占。本来,中国完全有机会在 2011 年奔向火星,却因「搭便车」失败滞后了 9 年。

那次的任务是一次中俄联合的火星探测。中国和俄罗斯分别派出了「萤火一号」和「福布斯-土壤」火星探测器,它们共同搭乘俄「天顶-2SB」运载火箭从拜科努尔发射场呼啸升空。根据预定计划,两国火星探测器先由运载火箭送入太空,随后俄方探测器应依靠自身动力开始远航,最终到达火星轨道释放「萤火一号」。但由于俄方探测器在停泊轨道上姿态失控,最终导致其滞留近地轨道,未能飞出地球坠入海洋。俄联邦航天署、欧洲航天局曾多次遥控解救,仍无济于事。

在整个计划中,俄方担当着主要角色,中方「萤火一号」探测器需全程借助俄方载具的运送才能完成任务。那次事件让中国更加坚定了航天「凡事不能求人」的决心,不仅要有自己的大推力运载火箭,还要从里到外攻克这项复杂的系统工程。

9 年后,中国航天卷土重来。首次火星探测任务被命名为「天问一号」。

2020 年 7 月 17 日,海南文昌,长征五号遥四运载火箭已垂直转运至发射区|视觉中国

与此同时,各国也最近密集地吹响集结号,频频向火星进击。

率先发射的是阿联酋。其首个火星探测器「希望号」在 7 月 20 日,由日本 H2A 运载火箭从日本鹿儿岛发射升空。除了紧随其后的「天问一号」,美国的「毅力号」也计划于本月底飞往火星。

美国即将于 7 月 30 日 发射升空的「毅力号」火星探测器|NASA

为什么各国要这个时候扎堆发射火星探测器?答案很简单:抓住火星的最佳发射窗口。一旦错失良机,至少要再等上两年。

众所周知,地球和火星身处太阳系,都围绕太阳公转。由于地球在内圈,火星在外圈,且公转轨道是一个椭圆,导致二者的距离每时每刻都在发生变化。从最近的 5500 万公里到最远相隔 4 亿公里,为了节省燃料,人类需要在地火相对距离最近时登陆,而这样的机会每 26 个月才会开启一次。最近一次恰好是在今年 7 月和 8 月期间。

从地球到火星的霍曼转移轨道,这样的发射窗口每 26 个月一次|NASA

不仅如此,受地球引力的影响,探测器无法实现直线飞行,需要变换轨道才能抵达火星。据了解,航天器的火星探测之旅,至少需要完全克服地球引力,超过第二宇宙速度 11.2 千米/秒,抵达时火星引力会将它「收入怀抱」。


天问一号:登火第一步

从地球到火星,航天器首先要从地球逃逸进入地火转移轨道,期间需要几次轨道修正,轨道修正的次数取决于逃逸时的位置和速度精度,其次是要成功制动被火星捕获,才能开展后续的降落着陆。

遥远的地火距离,是摆在火星探测前的第一道门槛。

虽然着陆平台搭载的火星车,从进入火星大气层到着陆只有短短的七分钟,却被人们称为「恐怖 7 分钟」。因为从探测器上发出的电波,经过几亿公里传到地球后十分微弱,再加上宇宙噪声,很容易把传输信号淹没掉。所以要完全依靠着陆器的自身本事,探测器也要有较高的自主性。

发射前一天,天问一号着陆平台和火星车终于揭开了神秘面纱。

最受关注的火星车,高度达 1.85 米,重量约为 240 公斤,装配有 4 个太阳能电池板、探测雷达、磁场探测仪和气象测量仪,以便对火星进行全方位的探测。车身外形和《机器人总动员》的瓦力有些神似。顶端的方形设备是火星车的「眼睛」,内置了全景相机和多光谱相机,能够保证火星车规避障碍,自由进行实时探测,同时识别火星上的各种矿物质成分。

中国第一台火星车,它将在火星上开展地表成分、物质类型分布、地质结构以及火星气象环境等探测工作|央视新闻截图

抵达火星之后,「天问一号」火星探测车不仅要在火星表面进行探测作业,还要将它在上亿公里之外的所见所闻传回地球。

在众多火星探测车中,最具代表的要属美国在 2011 年 11 月发射的「好奇号」,其设计寿命是 2 年,不过 8 年多过去了,它的状况依旧非常良好,因而探测任务被无限期延长。

「好奇号」有一个独特的优势,那就是其采用了的核电池,使用寿命远高于太阳能电池。这个「核动力」电力系统设计的使用寿命为 14 年,但实际上,14 年后它还有 100 瓦剩余电量。而且,在火星这个沙尘暴频发的极端天气下,核电池的性能都要比太阳能电池优越。

和我国一次实现「环绕、着陆、巡视」3 个目标任务相比,「好奇号」的任务是探测火星气候及地质,探测盖尔撞击坑内的环境是否曾经能够支持生命,探测火星上的水,及研究日后人类探索的可行性。

「天问一号」任务火星探测器着陆后行动动画模拟图|央视新闻

据了解,在正式开展探测作业前,着陆平台要载着火星车完成大气减速下降、落火、延伸坡道。这对自动控制、返回式降落、软着陆等技术指标,精度要求非常高。否则,探测器要么到达不了火星轨道,要么撞到火星上,要么就会飞越火星。

着陆平台、火星车组合体的工作过程:着陆火星、分离火星车、火星车开展巡视探测|CCTV

九天微星轨道控制工程师吴霞表示,航天是一项高风险的系统工程,任何一个细节都决定了任务的成败。只有万无一失,才能保证任务的成功。人类迄今四十多次探索火星的尝试中,大部分都以失败告终,成功率仅为 40%。曾经的中俄联合火星探测由于俄方卫星在停泊轨道上姿态失控,最终未飞出地球而坠入海洋。

2019 年 1 月 11 日,嫦娥四号着陆器和玉兔二号月球车两器互拍|中国探月工程

尽管地火距离更远、着陆技术难度更大、工程的复杂程度更高,但中国在探月任务中,积累了大量的深空探测经验,天问一号或将进一步缩短中国与美国、俄罗斯等在深空探测技术方面的差距。


殖民火星「五步走」

根据小火箭创始人、航天专家邢强博士的测算,天问一号预计将在 2021 年 2 月 11 日,也就是 2021 年的大年三十被火星引力俘获,然后在 2021 年 4 月 23 日,也就是 2021 年的中国航天日前夜,开始实施火星着陆机动。

中国航天科技集团五院火星探测器副总设计师贾阳此前表示,「天问一号」的最大亮点是:将通过一次发射,实现火星环绕、着陆和巡视三项任务,开展对火星全球性和综合性的探测,并对火星表面重点地区进行精细巡视勘察。采用这种「一举三得」的探火方式,起点高、效益高,在人类火星探测史上前所未有。

火星是太阳系内除地球外发现液态水存在的行星,也是将来人类最有可能移民外星的选择之一,所以它成了各国深空探测的主要目标。虽然美苏先于中国半个世纪探测火星,但在人类探索宇宙的征途上,也仅仅是在万里长征中迈出了一小步,还需要全人类的共同进步。

九天微星创始人兼 CEO 谢涛认为,提前了解火星不仅有助于人类更好地保护和利用地球,更重要的是,地球很脆弱,人类文明只有在另外一个星球上实现生存和繁衍,人类的安全性才能大大提升。从这个角度来讲,殖民火星是十分必要的。

目前,火星探测活动均由各国政府主导,属于公益性航天,不以商业为目的,其发现对人类文明的进步和发展有重要的意义。但要实现殖民火星的目标,势必要转化为以商业力量为主导,通过商业回报保证逐鹿太空的可持续性。

2016 年 9 月,埃隆·马斯克公布了 SpaceX「火星殖民」计划,以「星际运输系统」作为运输方式|视觉中国

眼下,美国商业航天公司 SpaceX 正在为可载人登陆火星的星际飞船进行一系列的模拟和试验。殖民火星是埃隆·马斯克当初创立 SpaceX 的初衷,也是他的毕生夙愿。他预期在 2035 年让百万余人到火星建立殖民地,总投入在 1000 亿美元到 10 万亿美元之间。

着眼于实际,谢涛初步判断,人类殖民火星分为五步走:第一步,用商业可回收火箭极大地降低进入太空的成本;第二步,用 5G 与卫星网络融合发展,填平信息鸿沟,构建空间信息传输平台,同时带动卫星制造和发射成本的进一步降低;第三步,用太空旅行拉开大众参与航天的序幕,并使其成本降至 50 万美金以下;第四步,加大对外太空资源的开发,用小行星采矿获得更充足的资源和能源;第五步,基于可回收火箭、星间通信网络、清洁能源资源和巨型载人航天器,最终实现殖民火星的目的。

图片来源:视觉中国|责任编辑:于本一

转载请联系极客君微信 geekparker


    前往看一看

    看一看入口已关闭

    在“设置”-“通用”-“发现页管理”打开“看一看”入口

    我知道了

    已发送

    发送到看一看

    发送中

    微信扫一扫
    使用小程序

    取消 允许

    取消 允许

    微信版本过低

    当前微信版本不支持该功能,请升级至最新版本。

    我知道了 前往更新

    确定删除回复吗?

    取消 删除

      知道了

      长按识别前往小程序

      本站仅按申请收录文章,版权归原作者所有
      如若侵权,请联系本站删除

      微信QQ空间新浪微博腾讯微博人人Twitter豆瓣百度贴吧

      觉得不错,分享给更多人看到

      极客公园 微信二维码

      极客公园 微信二维码

      极客公园 最新文章

      中国太空探索一大步:「天问一号」,目标火星  2020-07-23

      中国首辆火星车曝光;特斯拉二季度扭亏为盈,净利 1.04 亿美元;周杰伦快手首秀定档7月26日|极客早知道  2020-07-23

      谷歌为什么做不好云计算?  2020-07-22

      大疆悄然进入新战场  2020-07-22

      微信公众号的雏形产品,现在被腾讯下线了  2020-07-22

      拼多多回应卖特斯拉:车子和补贴皆真;诺贝尔颁奖晚宴因疫情取消;滴滴确认上市,股权网拍|极客早知道  2020-07-22

      当年微机课用它交作业,如今连一张照片都存不下丨极客博物馆  2020-07-21

      Sony 入股 Epic,新世代游戏巨头分道扬镳的开始  2020-07-21

      传滴滴年内赴港上市,估值超800亿美元;印度首富宣布成功研发 5G 技术;支付宝推鼻纹识别,可给猫狗买保险|极客早知道  2020-07-21

      上市突破千亿市值,寒武纪凭什么?  2020-07-20

      (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

      (function(){ var bp = document.createElement('script'); var curProtocol = window.location.protocol.split(':')[0]; if (curProtocol === 'https') { bp.src = 'https://zz.bdstatic.com/linksubmit/push.js'; } else { bp.src = 'http://push.zhanzhang.baidu.com/push.js'; } var s = document.getElementsByTagName("script")[0]; s.parentNode.insertBefore(bp, s); })(); (function(){ var src = (document.location.protocol == "http:") ? "http://js.passport.qihucdn.com/11.0.1.js?ba34c9f41d18b62312e960833b3cb4ae":"https://jspassport.ssl.qhimg.com/11.0.1.js?ba34c9f41d18b62312e960833b3cb4ae"; document.write(''); })();

      1.本站遵循行业规范,任何转载的稿件都会明确标注作者和来源; 2.本站的原创文章,请转载时务必注明文章作者和来源,不尊重原创的行为我们将追究责任; 3.作者投稿可能会经我们编辑修改或补充。

      相关文章
      • 第二届吉林•白山“长白山之冬”冰雪旅游节...

      • 这届踏上征途的年轻人 怎样“完美”探索星...

      • 郑州市上街区探索推行政务服务“一件事跑一...

      • 平台 技术 看各企业对智能驾驶的探索之路

      • 《明日之后》8月29日更新公告 新增城市...

      • 这一代青年导演,私人话题和形式探索取代社...

      • 城市灵感,沃尔沃全新XC40邀你探索型动

      • 建立政府公信力:探索区块链的潜在价值(附...