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明明我国火星车先发射,为何比美国毅力号晚3个月才能登陆火星

佚名 科学 2020年12月03日

明明我国火星车先发射,为何比美国毅力号晚3个月才能登陆火星

天问一号Vs毅力号

2020年7月23日,我国首个火星探测任务——天问一号正式发射升空,带着一个巡视器和一个轨道器踏上了前往火星的漫漫长路。


(图片说明:我国的行星探索任务被命名为天问一号)


一个星期后的7月30日,NASA赶在26个月才能迎来一次的火星探测窗口期,将他们的新一代火星车毅力号发射升空,和我国的天问一号并肩前往那颗红色的行星。


前不久,NASA对外宣布,在发射升空大约7个月后,也就是2021年的2月18日,他们的毅力号火星车将会实施登陆,正式展开对火星地表的研究。


可是,很多人也注意到:根据我国天文学家的介绍,同样是在7月份发射升空的火星探测器,我国甚至还比美国早了一个星期,但天问一号要等到明年5月份才会正式展开登陆计划


奇怪了,同样是前往火星,难道天问一号绕路了?这显然是不可能的,因为二者都是沿着霍曼转移轨道前往火星的。既然如此,为何我国的火星车要等那么久才能实施登陆计划呢?


(图片说明:霍曼转移轨道)


不得不跨越的鸿沟

其实原因很简单,因为我国此前还从来没有对火星进行过如此近距离的探测,因此对于火星的环境了解还非常非常有限。而这些信息对于火星车的登陆又是至关重要,直接决定了计划的成功与否。


和我们不同,美国此前不仅发射过许多火星探测器,连火星车都已经成功着陆许多次了,因此对于相关的数据、参数早已经了如指掌,胸有成竹。因此,毅力号火星车在来到火星后轻车熟路,按照已有的经验进行着陆即可。


(图片说明:毅力号火星车)


而我国首次执行火星探测任务,就要展开“绕,落,巡”三大任务,这在世界历史上都是绝无仅有的。虽然我们已经积淀了很久,也为此做过足够多的努力和付出,但仍然需要谨慎的态度和丰富的数据,不能够操之过急。


有人可能要问:我们的探月工程不是已经多次成功将探测器软着陆于月球表面了吗?这不也算丰富的经验了吗?


说得有些道理,但是登陆月球和登陆火星又非常不一样。月球的引力相对更小,而且没有大气层。由于火星引力更大一些,这就要求着陆器在绕火星公转时需要具备更高的线速度,这就导致它着陆的初始速度要远大于月球,减速的程度也更大。同时,在进入大气层的时候,火星车还要考虑如何不会在与大气层摩擦的过程中因为温度过高而损毁仪器。


另外,火星和月球的距离也不一样。即使是在最近的情况下,火星和我们之间仍有5500万公里,往返就是1.1亿公里。而宇宙中最快的光速才只有每秒30万公里,所以我们接收到天问一号的消息再给它发回指令,至少要366秒,也就是6分钟,而天问一号降落的过程也才仅仅持续大约7分钟。如果是登陆月球,这个时间只需要不到3秒。因此,火星车想要成功登陆,几乎得不到我们地面的任何协助,而是要靠自己。


在历史上,人类已经多次尝试向火星发射探测器,但是迄今为止的成功率只有一半左右,火星也因此得到一个臭名昭著的绰号——人类探测器的坟场。所以,为了保证任务的成功,这样的小心是非常必要的。


(图片说明:天问一号在地球上进行降落测试)


实际上,和美国的毅力号火星车一样,我国的天问一号火星探测器同样会在明年2月份进入火星的引力场,被火星捕获。由此可见,我们的探测器并不慢,也没有绕远路。在进入绕火星轨道后,天问一号的轨道器将会对火星环境进行全方位的探索,为着陆器提供宝贵的资料。经过大约3个月的数据收集和分析后,着陆器才会择机选择降落。


生死7分钟

根据我国天文学家的介绍,天问一号火星车的着陆过程,一共分为4步,持续大约7分钟


  1. 在准备降落时,着陆器的速度高达每秒4.8公里,通过290秒左右的气动减速段,它将减速到每秒460米。
  2. 第二步,降落伞打开,在90秒的时间内将着陆器的速度降低到90米/秒。中国空间技术研究院空间科学与深空探测的首席科学家叶培建指出:如果降落伞失败,那将是全盘的失败。
  3. 接下来会进入动力减速段,也就是利用反推发动机提供的反向推力来减速,最终将速度降低到每秒3.6米。
  4. 最后是悬停避障阶段,在距离火星表面大约100米的位置实现悬空,对地形进行探测,选择合适的地点进行降落,完成整个着陆过程,准备展开地面探索。

这里的每一步,都是说起来容易做起来难,中途可能会面临重重的挑战。因此,天问一号在2月份抵达火星后展开3个月的调查是非常必要的。而且,技术人员在此之前,也已经多次在地球上进行模拟实验。我们相信,通过这些调查数据的支持,着陆器一定可以完美着陆,使我国成为继美国之后世界上第二个能够对火星进行地面探索的国家!


深思

说到这,我想起了我国的两弹一星工程。众所周知,同样是世界上最先进的科学工程,从第一枚原子弹到第一枚氢弹,我国用了仅仅32个月,这仍然是迄今为止全世界最快的纪录,而美国用了整整88个月。虽然美国的确从近代开始就拉开了与我国的差距,但是我们追赶的步伐也越来越快。


同样的,从第一个绕火星轨道器到第一个火星车,我国的进程也会比美国快得多(只要天问一号的火星车成功登陆,这个纪录将只有3个月的时间),甚至在未来也将大幅领先其他可能发射火星车的国家。由此可见,我国的科技发展速度仍然是非常惊人的。


有些文章说黄种人是世界上最聪明的人,这一点目前还没有得到科学界的证实,但是至少我们绝对不输给西方人。另一方面,我们中国人有着全世界其他民族所不具备的勤劳、拼搏精神,这是我们敢于、并且正在奋起直追的根源。


(图片说明:火星,我们中国人来了!)


就像火星车一样,虽然第一次看起来晚了一些,但实则我们的速度远超过其他国家。相信凭着这样勤勉、奋斗的精神,我们的科技和国力都将会越来越强大。拿破仑说:“中国是一只沉睡的雄狮,所幸它还在睡觉。”今天,我们已经向世界证明,这只雄狮,已经苏醒。


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