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火星探測到底難在哪兒?
2019-07-12 07:44:19 來源: 工人日報
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  有人這樣比喻:讓探測器在火星精準著陸,相當于從巴黎擊出一只高爾夫球,落在東京的一個洞裏——

  火星探測到底難在哪兒?

  “中國將于2020年探測火星。”7月8日,在2019軟件定義衛星高峰論壇上,中國科學院院士、中國月球探測工程首席科學家歐陽自遠在報告中透露的這一信息,又引發一波對火星探測的熱議。

  歐陽自遠院士表示,此次中國將通過火星衛星、火星著陸器和火星車聯合探測火星,目前火星車已經準備好。他同時透露,目前我國已完成火星探測軌道設計、測控通信、自主導航、表面軟著陸等關鍵技術的科研攻關,為自主火星探測奠定了技術基礎。

  眾所周知,中國火星探測起步較晚,但在航天專家們看來,雖然晚,可我們的起點高、效率高。比如,在首次任務中將要一次性實現的“繞”“落”“巡”三大任務,在航天史上史無前例。

  每隔兩年,全球都會迎來一次火星探測小高潮。目前,全球多個火星探測器已經整裝待發只等2020年的到來。據悉,明年可能是史上最密集的火星探測期,除了中國,還有美國計劃發射新型火星探測車,歐空局計劃發射ExoMars火星車,印度、阿聯酋計劃向火星送出探測器。

  為何大家都選擇明年探測火星?這是因為,根據地球與火星位置關係,每26個月火星會有一次距離地球最近的機會,這也是發射火星探測器的最佳時間窗口。在這個時間點發射火星探測器,將節省大量燃料,縮短抵達的時間。2020年就將迎來一個窗口期,大約1個月左右。如果沒有把握好窗口,就只能再等兩年。

  中國首次探測便要實現“繞”“落”“巡”三大任務,這在世界航天史上確實是絕無僅有的。據史料記載,此前只有美國在一次火星任務中同時完成“繞”和“落”,歐洲曾兩次嘗試“繞”和“落”,都以失敗而告終。中國計劃在一次火星任務中完成“繞”“落”“巡”,難度可想而知。

  迄今為止,世界各國至少舉行了46次火星探測活動,其中只有20.5次取得成功,成功率不足45%,火星因此有“航天器墳場”之稱。而最危險的環節,在于進入火星軌道和著陸兩個階段。

  什麼時候“剎車”進入火星軌道,進入軌道的角度是多少,何時打開降落傘,何時切斷降落傘……每個環節都可謂步步驚心,都需要精準計算、毫秒不差。航天發燒友們都知道,航天器著陸的那7分鐘被稱為“恐怖7分鐘”。

  這是因為,由于信號強度與距離的平方成反比,距離越遠信號越弱,同時地火的距離還帶來至少10分鐘的信號延時,探測器進入火星軌道和著陸的那段關鍵時間,只能依靠研究人員提前輸入的數據,由探測器進行自主判斷。

  火星探測與月球探測最大的不同,就在于距離的懸殊。地月平均距離為38萬公裏,而地火最近距離為5500萬公裏,最遠為3億至4億公裏,這對測控能力有極高的要求。曾有人這樣比喻:讓火星探測器精準著陸,相當于從巴黎擊出一只高爾夫球,落在東京的一個洞裏。

  雖然火星探測的難度非常大,但是中國已經做了大量準備工作,數次成功的探月任務也奠定了重要的技術基礎——首先,發射火星探測器需要大推力運載火箭,我國長徵五號火箭已經具備這樣的能力;其次,針對超遠距離的測控,我國已經建成深空測控站,並在嫦娥二號拓展任務中實現了超過1億公裏的測控;再次,探月取得的成功,幫助中國在著陸、巡視技術等領域奠定了基礎。

  那麼,首次探測火星中國肩負了什麼任務?歐陽自遠透露,一是探測火星上的生命活動信息,包括火星上現在生命的信息、過去是否存在過生命、火星生命生存的條件和環境等;二是對火星本體科學的研究,為研究火星積累資料;三是探討火星的長期改造與今後大量移民、建立人類第二個棲息地的前景,為人類社會的持續發展服務。

  此前的探測表明,火星表面有很多古河床,證明以前有河流,然而如今表面並沒有天然水存在——歐陽自遠説,中國將探測火星地下水的分布。(儲棕荷)

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【糾錯】 責任編輯: 楊婷
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