人類文明雖滄海一粟,但探索之心從未黯淡。繼人造衛(wèi)星、載人航天之后,中國深空探測拉開帷幕,在探月工程五戰(zhàn)五捷之后,中國首次向行星發(fā)起挑戰(zhàn),將在7月底至8月初擇機實施首次火星探測任務(wù)。
“天問一號”的由來2016年1月,中國首次火星探測任務(wù)立項,這是我國行星探測之旅的第一步。 2020年4月24日,中國行星探測任務(wù)被命名為“天問系列”,首次火星探測任務(wù)被命名為“天問一號”,后續(xù)行星任務(wù)依次編號。
“天問一號”名稱源于屈原長詩《天問》,表達(dá)了中華民族對真理追求的堅韌與執(zhí)著,體現(xiàn)了對自然和宇宙空間探索的文化傳承,寓意探求科學(xué)真理征途漫漫,追求科技創(chuàng)新永無止境。
“天問一號”去火星干什么
最新消息顯示,7月14日,“天問一號”已經(jīng)運抵文昌航天發(fā)射場。將擇機通過用長征五號遙四火運載火箭發(fā)射。順利的話,“天問一號”將一次任務(wù)完成環(huán)繞、著陸和巡視三步,這將是世界上首次探索火星即完成軟著陸的任務(wù)。“繞、落和巡”分別由環(huán)繞器、著陸器和巡視器來完成。
環(huán)繞器運行在環(huán)繞火星的軌道上,既可以自主進行全球性、綜合性的環(huán)繞探測任務(wù),同時為巡視器進行中繼通信;著陸器負(fù)責(zé)攜帶巡視器安全著陸到火星上去,巡視器負(fù)責(zé)在火星表面進行區(qū)域巡視探測。
環(huán)繞器在火星探測的整體任務(wù)中,扮演著飛行器、通信器、探測器的多重角色。他要負(fù)責(zé)攜帶著陸巡視器,完成地火轉(zhuǎn)移、火星捕獲、環(huán)火軌道調(diào)整、落區(qū)預(yù)探測、擇機實施器器分離,提供中繼支持服務(wù),利用科學(xué)載荷對火星開展全球性、綜合性的環(huán)繞探測。除負(fù)責(zé)信號中繼外,環(huán)繞器會配備分辨率和光譜不同的相機,用來拍攝中國首張火星全圖。此外,它還攜帶有多個先進儀器用來研究火星磁場、地面表層元素、大氣和中性粒子、全球地貌(高程)等。
著陸巡視器將在火星表面軟著陸,并釋放火星車,在火星表面進行巡視探測?;鹦擒噷⑼A?0個火星日,開展巡視探測、火星地貌特征研究等多項任務(wù)。
火星任務(wù)到底有多難
火星半徑只有3400千米左右,大約是地球的一半?;鹦求w積也很小,僅有地球的15%。人類有史以來對火星的探測表明,火星現(xiàn)有環(huán)境非常惡劣。但是火星的整體環(huán)境條件與地球相近,距離太陽僅比地球稍遠(yuǎn)。目前,地球位于太陽系的宜居帶上,隨著太陽活動加劇,宜居帶會往外擴展,火星將有可能變?yōu)橄乱粋€地球。
也有不少科學(xué)家認(rèn)為人類有可能向火星移民,開辟新的生存空間。自上世紀(jì)60年代蘇聯(lián)和美國展開火星探測至今幾十年來,火星探測成功的概率統(tǒng)計下來還不足一半。人類真想要“移民火星”充滿了重重險阻。
距離遙遠(yuǎn):火星探測最遠(yuǎn)的距離地球4億公里?;鹦翘綔y器將沿著“霍曼轉(zhuǎn)移軌道”的路徑前往目的地,沿著這條路徑,探測器要飛大約7個月的時間才能抵達(dá)火星。
信號傳輸難:光信號從地球到探測器單程需要22分鐘,再返回需要44分鐘。隨著探測器飛到火星距離太陽越來越遠(yuǎn),空間信號衰減越來越大,對整個通信設(shè)計帶來很大挑戰(zhàn)。
同時火星探測器在火星環(huán)繞期間會遇上日凌,日凌期間由于太陽輻射造成的影響,探測器會和地面中斷通訊達(dá)30天。這30天里,需要探測器進行自主管理。同時還需要在環(huán)繞火星的過程中具備自主導(dǎo)航的能力,這也是中國此次火星探測任務(wù)中一大創(chuàng)新突破。
制動捕獲:探測器在經(jīng)過長途飛行后,如何成功被火星的引力場捕獲,是任務(wù)中的關(guān)鍵點之一。這個過程中,如果“剎車”制動早了一點,探測器會飛離火星?;蛘卟鹊蒙盍艘稽c,探測器可能會撞擊火星。
盲降7分鐘:火星探測器在到達(dá)環(huán)繞火星的軌道后,下一步就是要降落在火星表面。降落過程只有7分鐘左右的時間,是整個任務(wù)的關(guān)鍵點,直接決定著任務(wù)的成敗。
著陸器進入火星大氣層后要完全依靠自身進行減速,與此同時,隔熱系統(tǒng)要經(jīng)受大氣摩擦的考驗,還要及時打開降落傘并拋棄隔熱板;當(dāng)著陸器與地面越來越近,速度進一步降低后著陸器與降落傘分離,經(jīng)過復(fù)雜而精確的懸停、避障、降落,穩(wěn)定后著陸過程才算完成。
作為我國首次自主火星探測任務(wù),此次火星環(huán)繞器不僅攻克了火星制動捕獲、長期自主管理等關(guān)鍵技術(shù)難點,更實現(xiàn)了地火間的超遠(yuǎn)距離測控通信。通過環(huán)繞探測,將實現(xiàn)火星全球性、綜合性探測,完成火星表面重點地區(qū)高精度、高分辨精細(xì)勘查。
即將在火星探測窗口期執(zhí)行此次發(fā)射任務(wù)充滿了挑戰(zhàn)性。若能成功,意味著中國一次走完了此前蘇聯(lián)和美國用幾十年走過的歷程。在擁有科技后發(fā)優(yōu)勢的情況下,這有一定合理性,但也面臨風(fēng)險。但是,挑戰(zhàn)高難度對中國航天人而言并不奇怪,中國的航天精神有這么幾句話:“自力更生,艱苦奮斗,大力協(xié)同,無私奉獻,嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實,勇于攀登。”
關(guān)鍵詞: 火星探測
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