勇闯火星破七关,中国航天挑战地狱级难度!

在浩瀚的宇宙中 , 哪里有可能成为人类的第二个家园呢?在电影《火星叔叔马丁》、《火星救援》中 , 描绘了火星的大致样子 。
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太阳系8大行星示意图 , 按照离太阳的距离从近到远 , 依次为水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星
晨曦中最亮的那颗星星叫做“启明星” , 它是地球的双胞胎 , 也叫金星 , 那里的高温、高压、硫酸雨、有毒气体 , 证明了金星并不适合人类的生存;木星 , 太阳系里最大的行星;土星 , 太阳系里最漂亮的行星;天王星 , 太阳系里最寒冷的行星;海王星 , 太阳系里最遥远的行星;它们各有特色 , 然而作为移民的目标 , 它们都有致命的缺陷 。
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太冷、太热、气压太强或者没有大气 , 我们的邻居们的环境与地球相差太远了 , 严酷的现实击碎了我们的星际移民梦想 , 至于其他星系的行星离我们太过遥远 , 最近的也要几光年 , 凭借每秒钟十几公里速度的航天器 , 几十代人都飞不到那里 , 所以 , 我们还是要把视线拉回太阳系 , 幸好宇宙还给我们留下一个选择 , 它正在太空中默默地等待我们 。
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7月23日 , 中国首次火星探测任务在海南文昌成功发射 。 登陆火星 , 中国航天人用了11年的时间自学成才 , 一出手便挑战“地狱级”难度 , 环绕、着陆、巡视三个步骤一气呵成 , 苏联老大哥的20次挑战也仅仅成功半次 , 那次降落后20秒探测器就报销了 , 连一张照片都没发回来 。
我国行星探测为什么要选择火星
天上星辰那么多 , 为什么科学家独爱火星?在太阳系里 , 火星是在自然环境里与地球最为接近的星球 , 两者几乎都形成于45亿年前 , 组成成分也相同;火星与地球有着最相近的体积 , 地球直径12756公里 , 火星直径6794公里;最接近的温度 , 地球表面温度59度至-89度 , 火星表面温度-5度至-87度;火星与地球有着几乎一样的自转周期 , 一个火星日大约是24小时39分 , 不仅如此 , 它还和地球一样有四季更迭 , 甚至在一些地貌特征上火星与地球都能让你傻傻的分不清 。
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在太阳系里 , 八大行星以太阳为核心公转形成8个环形轨道 , 其中地球位于3环 , 火星位于4环 , 探测器要想离开地球到达火星 , 从3环跨越到4环 , 要长途跋涉10个月 , 完成4亿公里的飞行 , 要经历发射入轨段 , 地火转移段 , 火星捕获段 , 火星停泊段 , 以及离轨着陆段;其中地球-火星轨道转移段是天问1号飞行最久的阶段 , 耗时7个月 。
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各国火星探测器全家福 , 其中大部分都已阵亡了 。
从1960年开始 , 人类已实施的火星探测活动达45次 , 失败23次 , 接近成功的3次 。 今年多国将进行火星发射任务;
7月20日 , 阿联酋与美国研制的“希望”号火星探测器由日本的H-2A运载火箭发射升空 , 这是阿拉伯世界的第一次星际飞行任务;
美国火星车“毅力号”将于7月30日在卡纳维拉尔角发射升空;
俄罗斯与欧盟合作的火星探测计划ExoMars2020因疫情推迟 。
中国的“天问1号”带着寻找地球以外生命和探寻火星起源演化过程的两个任务 , 正在飞往火星 。
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1975年由海盗1号传回的照片可见到火星上一望无际荒凉的红土 , 重挫科学家40年前推论与想像
飞往火星太困难了
其中一个原因就是距离太远 , 地火之间最近距离也要5500万公里 , 远的话也超过4亿公里 , 以超能斗战胜佛悟空的飞行能力来说 , 最近的距离他要飞8个月 , 最远要飞5年才能到火星;就连发送一个指令 , 在地球与火星之间单程要20-30分钟 , 想象一下 , 在地球上问一句“你吃了吗” , 要等一小时才能得到回复是什么感觉 , 车马驿站风 。
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“探测器坟场”是火星的绰号 , 人类的探访火星的历程是步步有难、处处有灾 , 完全成功的不到四成 , 前苏联老大哥从1960年到1996年的36年间 , 进行了20次火星探测任务均已失败告终 。 美国的17次火星探测中 , 只有5次成功登陆火星 。 要与火星成功牵手要经历7道坎 , 每一道都是踏着阵亡探测器的骸骨前进 , 成功率太低了 。
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1960年开始人类探测火星任务列表
第一道坎就是发射窗口 , 26个月才出现一次最合适的发射窗口 , 在这个窗口期里最节省燃料 , 飞过去要7到10个月 , 错过窗口可能要飞5年 , 美国的“洞察”号探测器就是发射前的故障 , 从2016年等到了2018年才发射 。
第二道坎是发射 , 有1/7探测器在发射阶段倒下 , 前苏联的前4次发射全部倒在发射阶段 , 美国的前2次也倒在发射阶段 , 连地球轨道都没进去就阵亡了;
第三道坎是要找准时机转入地火转移轨道 , 进入奔火的高速公路 , 有1/8的探测器因为迷路而在了高速入口挂掉了 , 印度的“曼加里安号”探测器发动机出故障 , 差一点就倒在这一步 , 2011年我国的“萤火虫一号探测器”与俄罗斯天顶号运载火箭与“福布斯·土壤号”火星探测器一起发射升空 , 在变轨时发动机两次点火失败 , 这也意味着中国的第一颗火星探测器发射以失败告终 。
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“水手9号”是人类派往火星考察的第一颗人造火星卫星 , 1971年5月发射 , 在轨道运行349天 , 发现了太阳系中最大的已知火山、超过4000公里长水手峡谷 。
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俄罗斯与欧盟合作的ExoMars2020火星探测器 , 被疫情耽搁了 。
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中国“天问1号”火星探测器 , 是我国发射最重的深空探测器 , 其中装载的中国第一辆火星车 , 身高1.85米 , 体重240公斤左右 , 搭载了6种有效载荷 , 包括地形相机、多光谱相机、次表层探测雷达、表面成分探测仪、表面磁场探测仪、气象测量仪 , 火星车设计寿命3个火星月 , 约92个地球日 , 探测器预计明年2月抵达火星 。
第四道坎是失联 , 在奔火的高速公路上可能会跑着跑着就失联了 , 不管发生任何异常 , 身在地球的我们都鞭长莫及 , 没有进入到火星轨道 , 这一部分倒下的探测器占到1/7 , 日本的“希望号”探测器就倒在这个阶段 。
【勇闯火星破七关,中国航天挑战地狱级难度!】进入火星轨道后是不是就能放心了呢?也不是 。
探测器有可能一入轨就失联了 , 这就是第五道坎 , 前苏联的“火星7号”因为分离过早 , 导致它没能着落到火星上 , 而进入了环日轨道;另一个前苏联的“福波斯2号”探测器 , 在已经进入火星环绕轨道后失效 , 携带的着陆器没能进入下一阶段 。
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美国历年火星探测器 , 包括水手4、6、9号 , 火星3号 , 维京1号等 , NASA在1997年至2015年间以寻找水源为目标 , 发射不同功能的探测器 , 先后发现远古温泉存在证据 。。
第六道坎下降是最危险的阶段 , 要从火星轨道上降落下来 , 到达火星轨道的探测器有一半都在这个阶段挂掉 , 欧洲一共做过两次火星探测任务 , 全部在这个阶段失败 。
第七道坎是着陆后失败 , 1971年12月前苏联的“火星3号”在着陆后只工作了20秒 , 一张照片都没传回来就挂掉了 。
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“恐怖7分钟”
从进入火星大气层到降落到火星表面只有短短的7分钟左右 , 却被成为“恐怖7分钟” , 在降落过程中电磁信号是完全被屏蔽的 , 完全靠探测器自己落地 。
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为了把火星车送上火星 , 着陆平台配备了减速降落伞 , 与反推发动机配合 , 在7分钟内将时速2万公里减到0 。
下降过程中 , 通过传感器 , 着陆器要避开悬崖峭壁、乱石深坑 , 让主发动机和姿态控制发动机配合 , 寻找一块相对平坦的降落点 。
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火星 , 这颗神秘的红色星球 , 一直以来都被人们赋予特殊的意义 , 在人类极为有限的太空探索能力中 , 一直是科学家梦寐以求的地方 。
中国科学家从新近降落的火星陨石中发现 , 陨石中微细的碳颗粒的碳同位素组成具有生命来源的特征 , 火星上究竟是什么样 , 不上去看看是不行的 , 毕竟作为航天强国我们要向太阳系的星辰大海挺进 。
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2020年7月27日 , 天问一号探测器在距离地球约120万公里处回望拍摄的地月合影照片 。 其中 , 大的新月状球体为地球 , 小的新月状球体为月球 。 图|中国国家航天局
从5G商用到“北斗”组网 , 再到奔向火星的“天问” , 中国创新的力量无处不在?


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