骄傲!祝融号成功着陆 五星红旗闪耀火星

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精彩观点:

1、我国深空探测能力和水平实现跨越式发展,成为世界第三个在火星着陆的国家,第二个在火星巡视的国家。

2、相比被火星捕获,更难、更惊险的一环是登陆火星,人称“黑色九分钟”。

3、在这次火星探测完成之后,我国计划在2028年-2030年再次进行火星探测,目标是将采样返回,目前这项技术还没有国家掌握。

4、我国火星探测环绕、着陆、巡视计划如果能够一步完成,这一跨越式方案将成为全球首次。

文 | 御柳

出品 | 网易科技《逐梦星空》栏目组

成功了!祝融,登火。

第四次近火制动、超音速开伞、大底分离、雷达开机、发动机点火、悬停成像、避障并缓速下降、着陆火面,经过一系列关键阶段之后,2021年5月15日,“天宫一号”闯过最难一关,成功着陆在火星北半球的乌托邦平原(Utopia Planitia),开始了为期90多个火星日的探测。

“这意味着我国深空探测能力和水平实现跨越式发展,成为世界第三个在火星着陆的国家,第二个在火星巡视的国家。”全国空间探测技术首席科学传播专家庞之浩在接受网易科技采访时说道。

据了解,此前,苏联和欧洲均有过多次尝试,均未完全成功,美国是目前最成功的国家,“毅力号”已经成为美国第5个成功登陆的火星车。

“这次火星探测完成之后,我国计划在2028年-2030年左右还有一次,进行火星采样返回,目前这项技术还没有人掌握。”

天问一号闯最难关成功 祝融号着陆火星

2020年7月23日,中国火星探测器天问一号在海南文昌发射场发射,奔向火星。据国家航天局消息,截至2021年1月3日,天问一号飞行里程突破了4亿公里,距离地球约1.3亿公里,距离火星约830万公里。

2021年2月10日,探测器抵达火星轨道,成为中国首颗人造火星卫星;2话12日,天问一号火星捕获过程影像公开,从距离地球1.9亿公里之外传回新春的祝福;2月15日,天问一号成功实施捕获轨道远火点平面机动;2月24日,天问一号探测器成功实施第三次近火制动,进入近火点280千米、远火点5.9万千米、周期2个火星日的火星停泊轨道。

据了解,在这个过程中,“天问一号”完成了系列任务:地月合照、探测器“自拍”、3次在轨自检、4次中途修正、1次深空机动,2次状态自检、火星捕获、一次轨道面调整和两次近火制动等,每一次动作都面临着巨大的风险。

而被火星捕获是任务当中风险最高的环节之一。

首先是时间窗口,探测器能被火星引力捕获的机会仅有一次,只有半个小时;其次,天问一号的奔火旅途并非“走直线”,而是根据火星与地球间运行规律,在特定轨道飞行。探测器在抵达火星轨道附近时,距离火星只有400公里,但相对火星的速度却4至5公里每秒。

这就要求探测器必须能够及时“刹车”,否则,“刹车”早了,探测器速度降得过低,会坠入大气层撞击火星;“刹车”晚了,探测器就会错过火星,直接飞向更远的深空。

天问一号探测器完美的被火星捕获,探测器在停泊轨道上运行了约3个月,进行科学探测,同时为5月份的这次着陆火星做准备。

其实,相比被火星捕获,更难、更惊险的一环是登陆火星,人称“黑色九分钟”(也有称恐怖七分钟)。

“火星探测最大的难点在于进入、下降与着陆过程中,要在7分钟内将探测器的时速从2万千米降低到零。这需要融合多种减速手段才能实现,包括气动外形、降落伞和反推等,也需要自主导航控制技术来保证。”中国科学院空间应用工程与技术中心研究员张伟曾对《科技日报》表示。

据了解,在着陆前,探测器需要先将速度降下来,从4.8公里/秒减速到460米/秒,相当于先来一个急刹车;接着,探测器打开降落伞,用90秒的时间将速度再降到95米/秒;最后,进入“着陆缓冲段”,这会儿探测器需要悬停避障,对火星表面进行观察,看一下地面有没有坑、大的石头,保证落地安全性。

“目前国际上主要有两种减速方式。我国根据探月工程中的技术经验作为基础,将通过4个阶段逐步减速,最终使探测器平稳到达火星表面。”

中国科学院院士、航天科技集团科技委主任包为民曾向媒体透露,第一阶段为气动减速,第二阶段开降落伞,第三阶段动力减速开反推,第四阶段悬停避障;着陆器在火星表面软着陆成功后将释放火星车。

登陆火星是最具挑战之一,由于火星拥有大气层,要防止着陆器在下降过程中变得过热;而且仅凭落伞无法使着陆器减速,还需要减速火箭。

据报道,目前已经进行的21次火星着陆任务中,只有9次成功。

两大利器,五大目标,天问一号创全球首次

此次,天问一号选择的着陆点是乌托邦平原。这个平原据说是太阳系最大的平原,直径3300公里。

NASA的“海盗2号”着陆器曾于1976年抵达这里。2016年11月22日,NASA报告称,在乌托邦平原下发现大量地下冰。

该着陆点距离美国NASA“毅力号”的着陆位置有1800多公里,快赶上北京到达广州的距离。

据介绍,天问一号火星探测器由环绕器、着陆巡视器(包括进入舱和火星车)“两大利器”组成,总质量约为5吨。

环绕器重量为3.6吨左右,设计寿命为1个火星年,可以满足5个飞行阶段和11种飞行模式的设备布局需求。

中国首个火星车约为240千克,长3.3米、宽3.2米、高1.85米,质量几乎是玉兔号月球车的2倍。在火星上着陆后,它将用它的6个轮子跋涉翻越各种地形,1小时大概可以跑200米远。

这个酷似蓝色闪蝶的火星车被命名为“祝融号”,寓意点燃我国星际探测的火种,指引人类对浩瀚星空、宇宙未知的接续探索和自我超越。

祝融是中国上古神话中的火神,三皇五帝时掌火之官。《礼记》曰:“孟夏之月,其帝炎帝,其神祝融”。

根据官方解释,以火神的名字命名中国第一辆火星车,是现代科学与传统文化的跨时空融合,体现着航天人的科学梦想和浪漫情怀,彰显着中国人的探索精神和文化自信。祝融英文名称则采用直接音译方式为:Zhu Rong。

“祝融号”火星车带着地形和多光谱相机、次表层探测雷达、磁场探测仪等6台科学载荷,可以陆续将许多珍贵的火星数据和照片回传地球。

根据“天问家书”介绍,天问一号肩负着五大任务:首先就是研究火星形貌与地质构造特征;二是调查火星表面土壤特征与水冰分布;三是分析火星表面物质组成;四是测量火星大气电离层及表面气候与环境特征;五是探索火星物理场与内部结构等。

“简单来说,就是从空间环境、到表面、到次表层到内部结构,一网打尽。”天问家书写道。

据全国空间探测技术首席科学传播专家庞之浩介绍,在这次火星探测完成之后,我国还计划在2028年-2030年再次进行火星探测,目标是将采样返回,目前这项技术还没有国家掌握。“现在美国也想准备火星采样返回,中国也在做准备。”

当初与天问一号同时期发射的,还有美国的“毅力号”以及阿联酋的“希望号”火星探测器,也均在2月份抵达了火星轨道。

只是不同的是,阿联酋的“希望号”任务只是绕火星轨道运行至少一个火星年,也就是相当于地球上的687天,收集的数据预计在2021年9月份陆续传回地球,而不在火星进行着陆。

美国NASA的“毅力号”则肩负着寻找火星古老生命迹象的任务,也是迄今为止送到另外一个星球着陆最大、最先进的探测器。据悉,美国宇航局为了打造毅力号火星探测车,共计投入了大约24亿美元。

而且“毅力号”还有一架1.8公斤重的无人飞机,在火星上试飞,实现了无人机在另一个星球环境下首次飞行。

根据报道,“毅力号”火星探测器就地取材制氧成功,还传送回了一组从火星录制的声音。

天问一号则史无前例的一次完成了环绕火星、着陆火星、巡视火星三大步。中国航天科技集团五院深空探测和空间科学首席科学家、中国科学院院士叶培建在接受媒体采访时曾表示,我国首次火星探测任务实为“弯道超车”。

“此次我国火星探测环绕、着陆、巡视计划如果能够一步完成,这一跨越式方案将成为全球首次。”

参考资料:

中国航天科技集团公众号

科技日报《天问一号:在探火路上来一次“后发先至”》

新华报业网《首次火星探测任务将进行 “天问一号”,一次实现“绕落巡”》

科技日报《成功率不到一半 为什么人类在如履薄冰中“探索火”》

中国青年报《“天问一号”将向火星进发 中国行星探测为何首探火星》

果壳《为了去火星,你知道天问一号有多努力吗?》

腾讯网《美国毅力号晚发射一星期,为何还能比中国天问一号早3月登陆?》

纽约时报中文网《七个问题,快速了解“天问一号”的火星之旅》

庞之浩《刚刚!“天问一号”飞行4.7亿公里成功入火星轨道,专家解读难度有多大?》

央视新闻《五月份火星表面见!“天问一号”着陆过程详解》

人民日报海外版《天问一号:为登上火星做好准备》

天问一号家书1/2/3

(责任编辑:王凤枝_NT2541)

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