嫦娥五號滿載而歸,天問一號現在怎麼樣了?

2020-12-20 魅力科學君

2020年12月16日9時15分,滿載而歸的嫦娥五號完成了第2次月地轉移軌道修正,在一切正常的情況下繼續向著地球前進,按照計劃,嫦娥五號將會在內蒙古四子王旗著陸。需要知道的是,嫦娥五號收穫的不僅僅是來自月球的樣本,還有異常珍貴的經驗,這為我們未來的航天事業打下了堅實的基礎。

在為嫦娥五號感到歡欣鼓舞的同時,別忘了,我們還有另一個探測器正在茫茫的太空中前進,這個探測器就是天問一號。早在7月23日,天問一號就已經成功地發射升空,而它的目的地正是我們的下一站:火星!

嫦娥五號滿載而歸,天問一號現在怎麼樣了?

自從發射成功以來,天問一號已經完成了「中途修正」(3次)、「深空機動」(1次)以及「在軌自檢」等重要步驟,除此之外,天問一號還給地球和月球拍攝了「親密合影」,甚至還玩了一回「自拍」。

天問一號傳回的地月合影
天問一號的「自拍照」

截至12月14日21點,天問一號已經飛行了大約3.6億公裡,與地球的距離已經超過了1億公裡,就目前的情況來看,天問一號一切正常,正在沿著預定的軌道向著火星前進,而現在它與火星的距離已經縮短至只有大約1200萬公裡了。按照計劃,天問一號將在2021年2月中旬抵達火星。

看到這裡,可能有人會問了,怎麼飛了3.6億公裡才飛出1億公裡之外,而剩下的1200萬公裡又為什麼會花這麼長的時間?我們不妨來看圖說話。

從上圖中我們可以看到,天問一號其實是沿著一條橢圓的軌道逐漸向火星接近,而不是想像中的那樣徑直地飛向火星。

這種軌道操縱被稱為「霍曼轉移軌道」,從理論上來講,沿著「霍曼轉移軌道」飛行,探測器只需要進行幾次短暫的引擎推進,而其餘的時間基本上都是無需燃料的自由飛行(有時可能會需要微調),這樣就可以大大地降低燃料的消耗量。

抵達火星之後,天問一號如何展開工作?

天問一號的任務包括「繞」(軌道器長期圍繞火星運行,採集火星數據)、「落」(著陸器在火星表面降落)、「巡」(巡視器仔細研究火星表面的各種物質)。

在抵達火星之後,天問一號首先會「剎車制動」,進入圍繞火星的軌道,但不會立即執行著陸任務,在接下來的時間裡,天問一號將環繞著火星運行,並收集火星表面的具體信息,從而確定著陸器的最佳著陸地點和時間窗口,預計這項工作大約需要2個月的時間。

一切準備就緒之後,火星著陸工作就會正式開啟,在這個過程中,天問一號將會面臨一個嚴峻的考驗——「恐怖7分鐘」。

我們都知道,滿載而歸的嫦娥五號將會採用一種類似「打水漂」的方式進入地球的大氣層,在隨後的著陸過程中,返回器會利用空氣的阻力來進行減速,當速度降低到合適程度之後,再擇機打開降落傘,最後平安地降落在地球表面。

但這種方式卻不適用於在火星表面著陸,因為相對地球而言,火星大氣層的密度連地球的1%都沒有,根本就無法有效地為著陸器減速,因此在火星上著陸的時候,必須要使用反推裝置。

簡單來講,在進入火星大氣層之後,天問一號的著陸器首先會利用空氣進行減速,當空氣已經無法為其減速時,再打開降落傘繼續減速,在速度進一步降低之後,再啟動反推裝置,憑藉強大的反推力逐漸將自己的速度降低,並在距離火星表面幾十米的空中懸停,等到其底部的探測儀器確認了著陸地點之後,最後才緩緩地降落在火星表面。

需要注意的是,由於火星與地球距離遙遠,通訊信號在兩者之間一來一回需要很長的時間,因此在上述過程中,著陸器根本無法得到來自地球的幫助,所有的步驟都需要著陸器自己來完成,這無疑需要非常精準的計算和設計,稍有失誤,就可能會前功盡棄。

由於完成整個過程會需要大約7分鐘的時間,而在過去的日子裡,有不少的火星探測器都在這個過程中失敗,因此這段時間就被稱為「恐怖7分鐘」。

在度過了「恐怖7分鐘」之後,天問一號的著陸器將會與火星上空的軌道器取得聯繫,等到準備工作完成之後,巡視器將從著陸器放出的導軌行駛到火星表面,正式展開工作。

天問一號和嫦娥五號交相輝映,標誌著我們在航天領域的巨大進步,相信在不久的將來,我們會在星辰大海中走得更遠,也會更加強大,筆者在此衷心祝願,天問一號和嫦娥五號都能取得圓滿的成功。

好了,今天我們就先講到這裡,歡迎大家關注我們,我們下次再見。

(本文部分圖片來自網絡,如有侵權請與作者聯繫刪除)

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