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火星,我们来了!

2020-7-23 14:23

2020年7月23日12时41分
我国首个火星探测器
由长征五号运载火箭
在中国文昌航天发射场成功发射
标志着我国
首次火星探测任务(天问一号)
正式实施

火星,我们来了!

 

 

从两千年前的屈原问天,到今天“天问一号”升空,人类探索宇宙奥秘的脚步一刻不停。火星,我们来了!只有不断地了解你、探索你,我们才能更加敬畏你,也才能够更好地保护我们的地球家园。

 

 

为什么要去火星?


火星,这颗神秘的红色星球,一直以来被人类所关注。

在太阳系中,火星与地球拥有最相近的体积,最接近的温度,几乎一样的自转周期,在太阳系八大行星中,火星的物理性质和化学性质也与地球最为相近。

 

有研究表明,火星拥有高山、平原和峡谷等多种地形,南方充满陨石撞击的高地和峡谷,北方则多是被熔岩填平的平原,由于自转轴倾角和自转周期与地球相近,火星的昼夜长短及四季变化与地球也几乎一样。

大约在四十亿年前,火星上甚至还有过水,有过河流和海洋,那时候的火星可能比现在地球还要宜居。然而今天,那里却是一片干燥、荒凉、寒冷的绝境。

 

首次火星探测任务工程副总指挥、国家航天局探月与航天工程中心主任刘继忠告诉记者,研究火星的意义不仅仅在于火星本身,我们可以通过研究火星的演化进而更好地了解太阳系、地球。“我们认为,对地球的认识仅仅在地球上是不够的,对火星的相关研究也是为了加深对地球的研究。研究火星对认识和了解地球演变、人类发展具有非常重要的意义。”他说。


去火星难不难?


由于火星相对地球距离较为遥远,对发射、轨道、控制、通信和电源等技术都提出了很高的要求。考虑到风险、成本等因素,科学家霍曼于1925年提出“霍曼轨道”的概念,也就是说,这条轨道是地球航天器到达火星的最佳路线。

 

由于该轨道每26个月才能出现一次,且最近“霍曼轨道”形成时间为2020年夏季,错过只能再等26个月。因此,今年,中国、美国、阿联酋等国家都竞相加入“探火”大军。

 

火星探测器抓总研制单位航天科技集团五院深空探测领域专家介绍,国际上对于火星的探测,起步于20世纪60年代,截至今年6月底国际上共发射了44个火星探测器,但任务成功概率只有50%左右,可见,火星探测是一项极具风险和挑战的事业。

人类探测火星的方式与探测月球的方式基本相似,包括环绕探测、着陆探测、巡视探测、采样返回探测和载人登陆探测等五种。其中采用环绕探测方式可以对火星进行整体普查甚至是全球勘测;采用着陆探测和巡视探测方式可以对火星进行区域性详查;采用采样返回探测和载人登陆探测方式可以对火星进行区域性精查。但它们按前后顺序来说技术难度是越来越大,所以一般都采用循序渐进的方针,先进行环绕探测,然后进行着陆探测、巡视探测、采样返回探测,最终进行载人登陆探测等。

 

中国作为火星探测的后起之秀,起步虽晚,但起点高、跨越大,从立项伊始就瞄准当前世界先进水平确定任务目标,明确提出在国际上首次通过一次发射,完成“环绕、着陆、巡视探测”三大任务。如果这一目标能够顺利实现,我国将成为世界上第二个独立掌握火星着陆巡视探测技术的国家。


发射只是第一步


把火星探测器送上太空只是万里长征的第一步,接下来,探测器还要进行地火转移、火星捕获、火星停泊、离轨着陆和科学探测等多个阶段,面临的挑战可谓步步惊心。

 

首先,探测器需要在靠近火星附近时实施制动,实现被火星的引力场所捕获,进入周期约10个火星日的环火椭圆轨道。接着,探测器会择机实施降轨机动,而后,着陆巡视器将会完成与环绕器的分离。

 

接下来,着陆巡视器终于出场了,但等待它的将是更严酷的考验。着陆巡视器奔向火星的过程中,最大的难点在于“恐怖七分钟”,即再入、下降与着陆过程,这一过程中,着陆巡视器的时速需要在7分钟内从18000KM/H的速度降低至0,这就像一辆比高铁列车最快时速还要高50倍的列车,突然进行紧急刹车,稍有不慎,高速行驶的火星车便会化为灰烬或者粉身碎骨。

 

经历了上述考验后,降落伞将帮助火星车进行减速。随后着陆巡视器将开启全自动驾驶模式,自主完成减速、悬停,避开火星表面复杂地形后,缓缓降落至火星表面。即便经历重重困难登陆成功,火星车还要穿越崎岖不平、坑坑洼洼的地形,经历强风和大范围沙暴,承受火星表面强烈的宇宙射线照射等等困难。

 

后续,火星车将会开展为期3个月的火星表面巡视探测。我们的科学目标是:研究火星形貌与地质构造特征、研究火星表面土壤特征与水冰分布、研究火星表面物质组成、研究火星大气电离层及表面气候与环境特征、研究火星物理场与内部结构,从而建立起对火星全面而基础的认识。

不管怎么说,
我们已经勇敢地迈出了第一步!
路漫漫其修远兮,
吾将上下而求索。

充满希望的火星,
我们来了,
你准备好了吗?

 

来自: 经济日报