56000000公裡之外!「天問一號」火星之行飛行200多天將要闖四道關

2020-07-25 光明網

23日中午12點41分左右,我國首次火星探測任務「天問一號」探測器,在中國文昌航天發射場由長徵五號遙四運載火箭發射升空,並成功入軌。

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我國行星探測邁出重要的第一步。

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隨著「天問一號」探測器成功入軌,我國行星探測邁出關鍵重要的第一步。不過,「天問一號」的闖關之旅才剛剛開始。它要自己跟大家說說,它的火星徵程:

第一關:抓住發射「窗口期」 開啟「地火轉移」

大家好,我是「天問一號」。發射成功只是我闖過的第一關。在此要感謝長徵五號火箭,它的速度讓我成為我國航天任務中首個脫離地球引力場的探測器。

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接下來,我將沿著一個大橢圓軌道也就是「地火轉移軌道」逐漸飛離地球,奔向火星。這個過程很漫長,因為地球離火星實在太遠了,最近的時候相距5600萬公裡,最遠的時候相距4億公裡。這一次我們抓住了26個月才一次的近距離的「窗口期」,但即便如此,我也要獨自飛行200多天。

第二關:抓住被火星捕獲的機會 精準剎車

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如果一切順利,在咱們中國人過春節的前後,我將獲得唯一一次被火星捕獲的機會。這個過程很關鍵,因為沒有人能幫助我,我需要自主判斷自己和火星的精準位置,卡點剎車,進入火星停泊軌道。剎車踩猛了,我會直接撞上火星;踩得不夠的話,我就將錯過火星。

第三關:繞「火」飛行 尋找最佳著陸點

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如果順利進入停泊軌道的話,我還會在軌道上環繞飛行大概2個半月的時間,給火星表面拍拍照,為著陸看好點兒、做好準備。

我的預定著陸點位於火星北半球的烏託邦平原,因為這裡相對來說比較平坦。

第四關:安全著陸 開展火星表面探測任務

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一切準備就緒後,大概在明年5月左右,我的兩個組成部分環繞器和著陸巡視器就會分離,環繞器繼續繞火星飛行,給即將著陸的巡視器提供信號中繼,之後再進行軌道探測。而著陸巡視器會降落到火星表面,在那裡開展中國人的第一次火星表面探測任務。

一次完成環繞、著陸、巡視三個目標,到那時,我的闖關之旅才算成功。

我們為什麼要去火星?

看了「天問一號」的日程安排,你是不是仍有很多疑問,比如這麼多行星,為啥選了火星作為行星探測第一步?比如人類探索浩瀚星空這麼多年,為什麼送個探測器去火星這麼難?以後我們真的可以移民火星嗎?

要想著陸探測,首先得保證行星的表面是固體。在太陽系中,滿足這個條件的只有水星、地球、火星和金星四顆行星。這其中,火星是目前最現實的選擇。

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航天科技集團五院 「天問一號」探測器系統副總設計師 賈陽:水星離太陽很近,溫度很高。金星又被類似於二氧化硫的高腐蝕性的氣體籠罩,溫度也很高。

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根據目前掌握的信息,火星表面大氣層比較稀薄。發現過存在液態水的證據,但總體而言火星表面是貧瘠乾燥的。這讓很多科學家認為,現在的火星會是地球演化的未來。

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航天科技集團五院 「天問一號」探測器系統副總設計師 賈陽:科學家的一個觀點認為在很久很久之前的時候,火星可能也是水草豐茂或者水很多、大氣層很厚,適合生命生存的一個星球。為什麼演化到現在不是這樣子了,變得很嚴苛了。這些道理都是科學家們感興趣的話題。

探索火星有多難?

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第一組數字,首先,50%。這是人類開始火星探測至今的60年裡,火星探測大致的成功率。而人類對金星探測的成功率約77%,月球探測的成功率約76%。相比之下,50%就顯得較低了,因此火星也被一些愛好者稱為「探測器墳場」。

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第二組數字,5600萬公裡到4億公裡,這是地球和火星之間的距離。最遠時超過了4億公裡。我們每晚抬頭都能看到的月亮,距離地球大約38萬公裡,地火距離是地月距離的千百倍。所以,探測器去往月球的話幾天就能抵達,去往火星的「天問一號」在路上就要花掉漫長的近7個月的時間。

而且,因為距離遙遠帶來的通信時延,大多數情況下,「天問一號」在深空是無法被遠程協助的。

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中國首次火星探測任務新聞發言人 劉彤傑:最遠的時候是4億公裡的遠處,它時延要將達到20分鐘以上。如果咱們做一個連線,我這邊發出了一個電話連線的邀約,您得20多分鐘以後才能聽見才能回復我,這是距離遠帶來的困難。

此次火星探測將完成哪些任務?

去火星就已經很難了,我們這次設置的目標還很高,一次性完成「繞落巡」三步走。今年同期發射的另外兩個國家的火星探測器中,美國因為此前經驗相對豐富,選擇了直接著陸;而同樣首次發射火星探測器的阿聯,則選擇了只環繞不著陸。在著陸後,「天問一號」攜帶的多臺設備儀器,將對火星表面大氣環境、表層成分等進行研究。

56000000公裡之外!「天問一號」火星之行飛行200多天將要闖四道關

航天科技集團五院 「天問一號」探測器系統副總設計師 賈陽 :我們有月球探測,前面的一期二期和即將實施的三期工程的技術基礎。火星的窗口對咱們來說也比較寶貴。基於這樣一些原因,我們相當於是把這次步子邁得大了一點。

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    劉彤傑表示,在飛行過程中進行中途修正和深空機動,不僅可以保證天問一號能夠準確地飛近火星,在這個過程中還驗證了發動機性能,讓它點點火,不要在長時間的飛行過程中一直處於靜默狀態  天問一號後續至少還要闖三關,方能圓滿實現探測目標  天問一號從發射到火星引力捕獲需要將近7個月時間。
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