中美阿聯扎堆火星，火箭燒的都是人民幣，航天發射如何更省錢？
2020-07-24 不知春色幾許上世紀冷戰時期的太空競賽（Space Race），開啟了火星的航天探索時代。60年來，被古人稱為「熒惑」的這顆星星的真實面目，逐漸被人揭開。
坎坎坷坷火星探索路
但火星探索的道路並不平坦。1960年，蘇聯首次嘗試發射火星探索火箭。1965年，美國水手四號（Mariner 4）第一次傳回火星數據。還有如今仍在火星地表漫步的美國好奇號（Curiosity），火星探測經歷了飛掠、環繞器軌道探測、著陸器登陸火星、巡視器火星地表探索四個階段。
nasa好奇號
在累計40多次探測器發射中，僅有半數成功，8次成功著陸。但是人類對火星的探索從未止步。今年，作為中國首次自主火星探測任務，天問一號成功發射，將在單次任務中同時完成環繞、著陸、巡視。之後，美國「毅力號」和阿聯「希望號」也緊跟出發，開展人類對火星的新一輪探索。
天問1號升空瞬間
火箭嗖嗖上天，神秘的宇宙被逐漸揭開神秘面紗。但不是每個國家都有探索火星的底氣，畢竟比上天（技術）更艱難的是——省錢啊！
想要少花錢，先要知道火箭是怎麼發射的。火箭是通過氣體高速向後推進，產生與地面的反作用力。就跟我們用力蹬地起跳一個意思。
看起來原理簡單，但除了火箭和太空飛行器本身巨大的自重外，為了到達太空，還需要產生足夠逃脫地球引力的速度，要做到這真的又貴又艱難。所以很多時候，火箭推進發動機的費用，比上天的衛星還貴。
發動機分離
為了達到逃脫地球引力的速度，火箭需要多次點火。在升到一定高度後，一級發動機會率先熄火分離。接著由二級發動機接力，之後二級發動機分離，三級發動機接力。火箭載著太空飛行器越飛越輕，越飛越快。通過反覆的加速，火箭可以超越宇宙速度，擺脫地球甚至太陽的引力。
通用省錢方法：低緯度發射場
一次大型的發射，前後需要數億資金（研發的費用就不提了）。為此，各國想方設法的省錢。最便宜的方法就是採用低緯度發射。發射場的緯度越低，地球的轉動速度越大，越能使發射衛星更好的借力。比如我國就在版圖南端——海南文昌，修建了一個低緯度發射場。
海南文昌發射場
天問一號探測器在中國文昌航天發射場發射升空
高端省錢方法：回收利用
美國太空探索技術公司（SpaceX），玩的是高端技術流，通過發射器減速來軟著陸，避免墜落時產生的高溫和撞擊。這樣可以保留髮動機的軀殼，只需要重裝燃料就能重複利用。
spacex首次利用回收火箭執行nasa發射任務
雖然釋放人力，卻讓風險直線上升，但這技術要求十分高，馬斯克大神還是需要膜拜一下的。
反套路省錢方法：贏在起跑線
如果從地表開始算起，那麼發射器需要的推動力，以及飛行的裡程，肯定遠遠大於在萬米高空發射所需的能量。
那麼如何實現萬米高空發射，給發射器一個更高的起跑點呢？美國平流層發射公司完成了平流層發射飛機的研製。平流層飛機，可以將火箭攜帶至平流層（近地表為對流層），然後發射。據數據表示，該飛機機翼長達117米，總重量至少226噸，是當之無愧的「最大飛機」！
機身分開為兩個的「最大飛機」
而且在平流層發射火箭，可以減少對流層帶來的幹擾，縮短火箭發射的距離，降低事故機率。並且和傳統火箭發射相比，該飛機可以一次性發射三枚火箭，還可以重複使用。但要頂住火箭發射時強大的壓力，還要繼續優化。如果真的能投入使用，這將極大改變人類探索宇宙發射火箭的方式。
「最大飛機」，機身中間攜帶火箭
創新省錢方式：釜底換薪
火箭使用的燃料，有液體、固體之分。如果採用固體推進劑，會比液體火箭便宜不少，但推進性能就稍弱了。目前，中歐各國，都在加油研發高性能燃料，想從源頭上降低上天費用。
比如紐約大學教授羅伯特·戈達德就在20世紀初，前瞻性的首次提出了利用電磁場加速離子來推進飛行器的設想。 這種發動機使用氙作為推進劑。當氙進入發動機室後，其中的氙原子核和電子首先在電場的作用下分離，使氙原子核變成游離的氙離子。之後，氙離子進入了發動機中的兩片柵格網之間，由其間的靜電場加速到較高的速度後噴出。
離子電推發動機原理示意圖，圖中兩塊綠色的板即為加速用的柵格板。圖片來源Wikipedia
深空一號所使用的離子電推發動機試車，發動機噴出了呈現淡藍色的離子束。圖片來源 wikipedia
航天事業的發展，無論是研發還是實踐，都需要投入巨大的財力和人力。越是發達的國家，越是重視航天發展。畢竟，宇宙無限，除了各種不可知的資源，還有尋找下一個類地星球的可能。
不知我們能否發現下一個「地球」？
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阿聯火星探測器搭乘日本火箭發射升空
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阿聯2020年將用日本火箭發射首顆火星探測器
作者：楊詩瑞【環球網軍事3月1日報導】近日，據外媒報導，阿聯計劃在2020年用日本火箭發射1顆希望號火星探測器。作為阿拉伯國家的首個火星任務，一時間引起了國際社會的關注。「土豪之國」雖然一直以來對大工程愛得深沉，但在航天領域的成就卻乏善可陳。2014年，阿聯宣布成立航天局，2020年就要開始一場說走就走的探火旅行。那麼，阿聯的火星探測器是怎麼回事？為什麼要選擇日本的火箭提供發射服務？「土豪之國」開啟火星徵程僅僅為了炫富？ -
七月：航天飛船扎堆飛前火星
七月，有三大航天任務指向火星這顆紅色星球。每隔 26 個月左右，地球和這顆鄰居星球之間的距離就會更近一些，因此目前是有資利用的最佳時期。這批太空飛行器發射成功後，它們將於明年初抵達火星。( 地球與火星間的距離最靠近時為 5,460 萬公裡，相距最遠時為 40,100 萬公裡 — 譯註 )三項航天任務中，阿聯建造的火星探測器率先升空，7 月 20 日早晨從日本的發射中心成功發射。 -
火星競賽不光中美、阿聯今年夏也要在日本發射火星探測器
「希望號」火星探測器2020年夏季從日本種子島太空中心發射。這不但是阿聯史上第一次，也是阿拉伯世界的首次星際探索。升空後，火星探測器計劃飛行近5億公裡，2021年2月抵達火星軌道，正好在太空遙祝阿聯建國50周年。阿聯為此準備了六年。「希望號」是今年7月計劃發射的三個火星探測項目之一。美國和中國的火星表面探測器據悉都在最後準備階段。 -
為什麼中國、美國和阿聯三國，都選擇在今年往火星發射探測器？
把探測器送往遙遠的火星，需要強大的火箭推力，火箭就需要加注更多的燃料，所以長徵五號系列火箭是我國長徵火箭家族中個頭最粗的，因此長徵五號系列火箭就有了「胖五」的稱號。除了利用大推力火箭之外，我們還需要選擇合適的發射場來進行發射任務，由於地球自轉線速度的不同，緯度越低的地點，地球自轉的線速度越快，也就意味著航天發射的初速度越快，發射越省燃料。 -
目標火星！阿聯與中國同時發射火箭，「太空競爭」激烈
因此，各個國家正在積極籌備火星移民計劃。先著手較為簡單的任務積累經驗，再來進行較難的任務是中國的一貫風格，能有效地降低風險，大家都知道太空沒有重力，有隕石，環境也是真空的，而且也要考慮到外太空還存在很多未知的事物，火星探測器上外太空必定是有風險的，所以在發射之前的準備不能馬馬虎虎，一定得先模擬，或者拿較近的星球試驗。 -
阿聯太空飛行器從日本種子島發射，目標火星
三菱H-IIA運載火箭升空阿聯火星任務火箭周一早晨從日本種子島太空中心發射升空在接下來的幾周裡會聽到許多關於火星的消息。三個任務選擇近期向這顆紅色星球發射火箭，是利用了地球與火星每26個月左右接近一次的原因，從而使兩個世界之間的旅行時間相對較短。如果發射成功，這些太空飛行器將於明年初抵達火星。阿聯建造的太空飛行器由三菱H-IIA運載火箭送入太空，大約一個小時後太空飛行器與火箭分離，開始了火星之旅，旅程將持續到明年2月。 -
阿聯希望號火星探測,耗資2億美元左右
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