天問一號,出發了!火星,明年見

2020-07-24 光明網

火星探測為什麼要飛7個月?這其實跟我們人類現在的航天技術,特別是我們的發動機,還有太空飛行器的設計能力相關的。

天問一號,出發了!火星,明年見

地球距離火星一般都非常遠,最遠可遠至4億千米,最近時也會超過5000萬千米,探測難度很大。人類現有的以化學燃料為核心動力的火箭性能依然有限,遠遠比不過科幻作品中動輒以極快速度運動的飛船和火箭,人類並不能隨心所欲的不在乎地球和火星之間距離。

理論上講,如果我們可以持續提供動力的話,探測器去火星的時間還可以縮短,但是相比於技術上的問題來說,時間是可以等待的,所以我們設計現在火星探測的軌道,通常使用的叫做霍曼轉移軌道。

天問一號,出發了!火星,明年見

這個軌道有一個非常大的特點,就是探測器只需要在這個軌道的兩端,也就是在進入霍曼軌道的時候,我們的探測器有一次發動機點火,把探測器推入到霍曼轉移軌道,然後在飛行的過程中藉助天體引力不斷地飛行,而在接近到火星的引力場範圍的時候,再做第二次發動機點火,這樣再把探測器推入到環繞火星的軌道,它是一個最省燃料的軌道。

天問一號,出發了!火星,明年見

探測器在飛行的整個過程中,主要就是依靠天體引力去接近火星,而不需要依靠發動機本身的推力。當然帶來的一個代價就是在時間上我們需要去等待,所以時間上會相對來說比較長一些。

由於各探測窗口條件不同,各探測器使用的火箭性能和飛行方案不同,最終的探測器霍曼轉移軌道飛行距離可以輕易長達4~7億千米,耗時6-11個月不等。對於2020年從地球出發的幾個火星探測器而言,大致都需要7個月左右時間,於2021年2月前後分別抵達。

出品:科普中國 光明網

監製:戰 釗

策劃:宋雅娟

編導:宋雅娟

攝像:肖春芳

製作:博 文

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