新浪科技综合■抵达火星有多难？新浪科技综合2020-07-22 12:57:060阅
来源：中国探月工程
人类对地球的“姊妹星”火星的探测始于上世纪60年代 ， 前苏联和美国率先展开 ， 后期日本、欧空局、印度相继加入这一行列 。 几十年来 ， 火星探测成功率仅为一半左右 。 前苏联在1960-1988年间进行了近20次探测任务 ， 但没有一次取得完全成功 。 在20世纪90年代以后 ， 成功率才达到三分之二左右 。
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图1/6那么 ， 开展火星探测的难点在哪里呢？
第一 ， 距离遥远 。 火星距离地球在5600万—4亿千米之间 ， 且变化区间大 。 地火距离和相对运动规律对方案总体设计、可靠性设计、计划管理等提出了更高要求 。 目前 ， 人类探测器飞往火星耗时大约要7个月 。 此外 ， 火星与地球并不处在同一平面内 ， 轨道设计难度可想而知 。 由于距离问题 ， 地火之间信号传输时延达到23分钟 ， 标准的火星着陆过程持续时间仅7分钟左右 ， 这意味着全程的降落过程必须依靠探测器自主完成 。
第二 ， 窗口难得 。 根据地火在太阳系的相对运动关系 ， 约26个月出现一次从地球发射探测器到火星的机会 ， 这就是所谓的“窗口期” ， 一旦错过就需要等待两年多 。 在本窗口期 ， 阿联酋“希望号”已经启程 ， 我国“天问一号”已整装待发 ， 美国“毅力号”也将于近期发射奔火 。
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图2/6地球和火星距离变化第三 ， 需要强力运载火箭 。 前往火星 ， 不仅需要摆脱地球引力 ， 还需要摆脱太阳的强大引力 ， 这意味着更强力的运载火箭是探测火星的先决条件 。 今年的火星探测任务中 ， 各国都拿出了自己的王牌运载火箭 ， 阿联酋使用日本H-2A运载火箭 ， 美国使用宇宙神五号运载火箭 ， 我国使用长征五号运载火箭 。
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图3/6一次标准的霍曼转移轨道【新浪科技综合■抵达火星有多难？新浪科技综合2020-07-22 12:57:060阅】第四 ， 着陆难度大 。 火星大气密度仅为地球的1%左右 ， 可以利用它对探测器进行减速 ， 但过程中会产生高达2000摄氏度的热量 。 火星着陆器既需要隔热罩隔绝热量 ， 还需要配备减速、降落伞进一步减速 。 但不足以让探测器减速到可实现软着陆的水平 ， 另需要反推发动机进行减速 ， 实现悬停、避障、降落 。
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图4/6好奇者号火星车降落火星过程第五 ， 着陆区域与时机的选择 。 火星表面沟壑纵横 ， 砂砾遍布 ， 对着陆点的选择和火星车的路径规划提出了更高的要求 。 由于长期风化 ， 缺乏温室效应又导致火星不同区域气压差很大 ， 进一步导致火星表面风力强劲 ， 经常出现沙尘暴 。
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图5/6无畏挑战的科学精神永远闪耀 ， 探索浩瀚宇宙的步伐不会停止 。 我国天问一号任务目前正在做最后的发射准备 ， 即将开启飞向火星的梦想之旅 ， 敬请期待 。
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图6/6
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