孤身蒼穹,舉世矚目的“天問一號”

近日國家航天局探月與航天工程中心表示,我國首輛火星車全球徵名活動已經完成了初次評審。經過評審委員會的初步評審,遴選出弘毅、麒麟、哪吒、赤兔、祝融、求索、風火輪、追夢、天行、星火共10個名稱,作為我國首輛火星車的命名範圍。此次火星車徵名的結果,將在“天問一號”火星探測器著陸火星前擇機公佈。

據《紐約時報》最新報道稱,這些於去年7月發射升空的星球“探險者”們的最新動作預示著,2021年將是太空探索、發射任務和天文事件讓人們應接不暇的一年。

孤身蒼穹,舉世矚目的“天問一號”

“網紅星”上的聚會

我們都知道由於地球和火星兩者公轉速度差異,使得這兩個星球之間的距離不斷地發生變化。據計算每隔26個月火地會接近一次,此時叫做火星衝日。過去的2020是一次火星衝日年,為了能夠捉住這兩年一次的快速登陸火星的機會,去年夏天,阿聯酋、中國和美國都向火星發射了無人探測器,因此在2021年將會出現人類探測器“扎堆”到訪火星,這個星球也將成為今年全球關注的焦點,妥妥“網紅”星球。

孤身蒼穹,舉世矚目的“天問一號”

我國發射的“天問一號”火星探測器是這場天外的世紀大聚會中重要的角色。再過幾天,中國的這枚火星探測器就將率先踏上火星征程,而且之後將以第一次進入火星軌道的方式直接登陸,這將是史無前例的嘗試。那麼“天文一號”是怎樣達到火星的呢?今天我們就來聊聊。

孤身蒼穹,舉世矚目的“天問一號”

天問一號

“天問”一詞來源於中國偉大詩人屈原的長詩。自2016年中國國家航天局火星探測立項,確定將第一次火星探測就完成繞、落等關鍵任務,它就註定將成為人們的焦點。

孤身蒼穹,舉世矚目的“天問一號”

“天問一號”探測器由環繞器、著陸器和巡視器組成,總重量達到5噸左右。環繞器攜帶著多種科學儀器將對火星表面地形環境進行精細拍攝以及次表層的各種探測。

孤身蒼穹,舉世矚目的“天問一號”

巡視器,也就是火星車,它將完成對火星土壤環境以及大氣和水的分佈與探測、火星生命的尋找等任務。此外,著陸器則是保證巡視器等能夠平穩地降落,成功著陸火星。

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追逐火星

要去火星,首先需要一個能逃離地球引力的高速大火箭,也就是“胖五”——長征五號。2020年7月23日,“天問一號”探測器由長征五號遙四運載火箭成功在中國文昌航天發射場發射升空,正式開啟了我國首次火星探測任務。

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隨後經過約5-6小時,穿越地球磁層頂,進入行星際空間,到達距離地球幾百公里外的地火轉移軌道入口後,“胖五”和“天問一號”火星探測器分開。此時,“天問一號”火星探測器的太陽能帆板就會開啟,開始獨立飛行。經過約7個月的漫長地-火轉移飛行過程。探測器將進入週期約10個火星日的環火橢圓軌道。

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這其中有幾個關鍵的步驟。首先,探測器從繞地執行要透過加速變軌,實現一個霍曼轉移軌道,並且要在頂點處能夠夠著火星。隨後當靠近火星時,要實施制動減速,使探測器被火星引力捕捉到,成為它的衛星。

孤身蒼穹,舉世矚目的“天問一號”

此過程按計劃將在2月10日左右實施近火制動,透過“剎車”完成火星捕獲,進入環火軌道

到訪火星

當完成著陸區預先探測和著陸點調整後,環繞器將擇機釋放著陸巡視器。環繞器隨即進行軌道調整,進入中繼通訊軌道。而著陸器將開始減速逐漸降低高度並且向著陸點進發。

孤身蒼穹,舉世矚目的“天問一號”

入火星大氣,將透過氣動外形、降落傘、反推發動機等多級減速和著陸腿緩衝,軟著陸於火星表面。最終巡視器與承載平臺分離,在火星表面開展巡視科學探測。

孤身蒼穹,舉世矚目的“天問一號”

由於火星大氣層非常稀薄,只有地球的1%,因此超音速下開傘難度極高,因此當無法當無法降至足夠速度時,將再次啟動動力反推減速,下降到3。6米/秒,並在適當的高度上懸停,在確定位置後完成著陸。

孤身蒼穹,舉世矚目的“天問一號”

由於火星探測器飛行距離遠,最遠距離地球4億公里,而且飛行時間長,地火轉移飛行等需要好幾個月的時間,同時受地球、火星、探測器相對運動和地面站分佈的影響,測控通訊難以全空間覆蓋。此外,一次探測要完成“繞、落、巡”等任務,這些都給火星探測增加了很大的難度。

但儘管路途遠,難度大,但是火星探測且很搶手,我們且看“天問”將如何“問天”。