中國火星探測任務「天問一號」
根據最新消息,我國將於本月底7月20日至25日之間擇機發射火星探測器!本次火星任務將會在中國海南文昌發射中心使用中國新一代重型運載火箭長徵五號發射。探測器將在太空中旅行200多天後到達火星。
中國火星探測任務動畫(航天科技集團)
今年4月24日中國航天日,我國航天局首次正式公布了未來的行星探測任務,並將其命名為「天問」系列。天問這個名字寓意著中國人自古以來對宇宙和太空的嚮往與好奇,從古時神話嫦娥奔月,到如今玉兔二號月球車仍在月面馳騁。下一步,中國人將會探訪火星!此次火星探測任務被命名為「天問一號」。
這一次中國的火星探測之路並不孤獨,因為它將在路上碰到兩個「同伴」。
阿聯的「希望號」火星環繞探測器將於7月15日於日本種子島使用H-II火箭發射。「希望號」到達火星軌道後將環繞探測火星,並不會和中美的火星著落器一起登陸火星。
阿聯的「希望號」火星探測器(UAE Space Agnecy)
而最新消息美國宇航局NASA也宣布他們的「毅力號(Perservance)」火星車將於7月30日發射,這已經是美國火星車因各種技術原因經過三次推遲後暫定的發射日期。
美國的「毅力號」火星車(NASA)
值得一提的是,原本歐洲航天局ESA和俄羅斯也計劃於七月發射他們的火星車「ExoMars2020」,卻因為新冠疫情的影響和部分進度尚未完工,不得以推遲到兩年後的2022年窗口發射。
從1961年至今,人類已實施各種火星探測活動共47次,但成功和部分成功的任務只有20多次,成功率不到50%。其中著陸任務17次,成功8次,成功率47.1%。
從地球前往火星需要轉移軌道,而這個窗口大約每26個月才會出現一次。在這個窗口進行火星探測任務發射,所需要的能量最少,換言之,對火箭的推力和燃料要求最少,時間也最短,大約200多天後可以到達火星。今年的7月到8月就是一次火星探測窗口,下一次火星探測窗口將會出現在2022年。這就意味著任務一旦推遲錯過本次窗口,起碼就要等到兩年後才能再次發射。上面提到的歐洲和俄羅斯聯合研製的火星車就推遲到了兩年後的2022窗口發射。
當探測器到達火星時,探測器的速度達到約兩萬公裡每小時。在進入火星大氣層到降落在火星表面這大約七分鐘的時間內,探測器的速度必須減到由約2萬公裡每小時減到0。然而,火星和地球的距離非常遠,以至於相互之間的通訊會有延遲,這個延遲達到了14分鐘。所以,每次地球的指揮中心發出一條指令,14分鐘後探測器才能接收到。這也就意味著,火星探測器的著落只能依靠它自己操控!在短短的七分鐘內,火星車要按照預定寫好的程序進行減速、姿態控制、打開降落傘和反推器、尋找合適的降落地點等一系列工作。而在這個過程中,發生任何一點意外都會導致任務失敗。所以,火星探測器在發射前的各種模擬試驗尤為重要。
其實,早在2011年,中國就研製出了自己的火星環繞探測器——螢火一號。然而,礙於當時中國沒有推力足夠大的火箭,螢火一號只好搭乘俄羅斯的火星探測器「福布斯-土壤號」的便車前往火星。不幸的是,由於俄方探測器變軌失敗,最終探測器雙雙墜落於太平洋。
中國首個火星探測器「螢火一號」(ROSCOSMOS)
發射火星探測器對火箭的要求很高,火星離地球很遠,所以火箭的推力要達到一定的要求才能發射火星探測器。2016年11月,我國在海南文昌發射中心成功發射長徵五號新一代運載火箭。此次發射標誌著我國擁有獨立發射重型載荷的能力。也意味著我們可以用自己的大火箭「胖五」獨立前往火星!
長徵五號遙三
用於七月底發射中國火星探測器的長徵五號遙四火箭發動機試車(航天科技集團)
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