“天问一号”发射升空，一文了解全部信息( 二 )
前面我们也提到了 ， “天问一号”要一次性完成对火星环绕、着陆和巡视 ， 简称绕、落、巡 。 这就要求探测器由三个基本部分构成：轨道飞行器（火星卫星）、着陆器和巡视器（火星车） 。 在发射时 ， 三个部分作为一个整体 ， 一起发射升空 。
图注：着巡器降落火星艺术图 。“天问一号”进入火星轨道后 ， 当时机成熟时 ， 轨道器和着巡器（着陆器+巡视器）先分离 ， 轨道器继续绕火星飞行 ， 着巡器在气动阻力、降落伞减速、反推火箭制动以及着陆腿缓存等一系列减速方法的作用下 ， 在火星上实现软着陆 。 随后 ， 火星车驶离着陆平台 ， 踏上火星表面 。 至此 ， 三大部分完全分离 。
图注：着巡器在火星表面（艺术图） 。喜欢太空的朋友肯定对NASA的“机遇”号火星车、“勇气”号火星车和“好奇”号火星车并不陌生 。 它们是火星探测的担当 ， 时不时会传出有关火星上的新发现 。 我们自己的火星车是什么样子呢？我们的火星车重约240公斤 ， 几乎是玉兔月球车重量的两倍 ， 预计能工作至少90个火星日 。 这个重量介于NASA的“机遇”号火星车和“好奇”号火星车之间 。 具体来讲 ， “机遇”号火星车重185公斤 ， “好奇”号火星车重900多公斤 。我们的火星车有四片太阳能板 ， 六个车轮 ， 两个高耸的天线 ， 看起来就像一只蝴蝶 。 受火星上光照和温度的限制 ， 火星车最佳的工作时间是在火星的中午前后 ， 这时候阳光比较充足 ， 能为其上搭载的科学仪器提供充足的电力 。 在白天阳光充足的时候 ， 火星车还会把一部分电能储存在蓄电池中 ， 以备夜间使用 。除此之外 ， 科学家还想到一种利用物质相变吸收太阳能的巧妙方法 ， 在火星车顶部 ， 有一个叫集热窗的装置 ， 里面装有正十一烷 。 白天 ， 温度升高的时候 ， 这种物质吸收热量而熔化；夜间 ， 温度下降的时候 ， 这种物质释放热量而凝固 。 利用这种方法 ， 可保证火星车安全度过漫漫寒夜 。五、“天问一号”的科学目标是什么？
据官方透露 ， “天问一号”任务共有13种有效载荷 。 轨道器上的7台仪器包括两台相机、火星轨道次表层探测雷达、火星矿物学光谱仪、火星磁力仪、火星离子和中性粒子分析仪、火星高能粒子分析仪 。 火星车上的6台仪器包括多光谱相机、地形相机、火星次表层探测雷达、火星表面成分探测器、火星磁场探测器和火星气象监测仪 。这些有效载荷要完成以下五大科学目标：（1）绘制火星形态和地质结构图；（2）调查火星表面的土壤特征和水冰分布；（3）分析火星表面的物质组成；（4）测量电离层和火星地表气候及环境特征；（5）探索火星的物理场（电磁场、引力场）和内部结构 。六、“天问一号”的重要意义是什么？我们知道 ， 我国已经完成了四次探月任务：嫦娥一号和嫦娥二号的绕月任务 ， 嫦娥三号和嫦娥四号的落月任务 ， 其中 ， 嫦娥四号完成人类探测器首次在月球背面软着陆的壮举 。 然而 ， 这都还都属于地月系统内的探测 ， 而本次“天问一号”探测器是我国首次自主探测火星 ， 而且还要一次完成轨道器、着陆器和火星车三种形式的探测活动 ， 复杂度和难度非常高 。 一旦成功 ， 将标志着我国在深空探测领域取得了重大进展 。据悉 ， 后续我国还将执行小行星探测、火星采样返回和木星探测等深空任务 。 因此 ， “天问一号”还将为未来的这些天问系列探测器铺平道路 。七、无形的风筝线：深空网火星探测器离开地球 ， 在飞往火星的过程中需要精确测控 。 由于探测器的距离很远 ， 发出的信号随着距离的增加而衰减 ， 这就需要有强大的深空测控能力 。
图注：位于美国加州戈德斯通的70米深空网天线 。最著名的要数美国深空网（DNS） ， 这是由美国喷气推进实验室管理的一个先进的测控网 ， 是为了对执行月球、行星和行星际探测任务的航天器进行跟踪、导航与通信而建立的地基全球分布测控网 。为了克服地球自转影响 ， 实现对深空航天器的连续测控覆盖 ， 深空测控网的布局通常是在全球范围内经度上间隔约120度 ， 这样就可以确保对距离地球表面3万公里以上的航天器进行连续跟踪 。美国深空网由在全球按经度间隔120度分布的三个深空通信综合设施组成 ， 分别位于美国加州的戈尔德斯通、西班牙的马德里和澳大利亚的堪培拉 。 深空网的操作控制中心位于美国加州帕萨迪纳的喷气推进实验室 。 美国深空网是目前世界上规模最大、能力最强的深空测控系统 。除了美国深空网 ， 欧空局也有自己的全球性深空网 。 俄罗斯、日本、印度、意大利、德国等国家也研制建设了自己的深空测控设备 ， 但并未形成完整的全球性深空网 。近年来 ， 我国为了深空探测的需要 ， 也建立了自己的深空网 ， 嫦娥探月计划的成功实施 ， 深空测控网功不可没 。 本次发射“天问一号”火星探测器 ， 也得益于我们除了拥有推力强劲的长征五号运载火箭之外 ， 还拥有独立的全球性深空网 。我们的深空通信综合设施主要是喀什深空测控站、佳木斯深空测控站和位于阿根廷的深空测控站 。 为什么要到阿根廷建设深空测控站？上面我们也提到了 ， 为了克服地球自转影响 ， 实现对深空航天器的连续跟踪 。据悉 ， 虽然佳木斯站和喀什站充分利用了我国地域上的东西纵深 ， 经过验证 ， 其测控能力已可达到6400万公里 ， 但是这两个深空测控站还不能实现全天24小时覆盖 ， 每天还会有8到10个小时的测控盲区 ， 要保证连续的通信还得在我国另一面的南美洲建一个站点 。目前 ， 我国的深空网已成为继美国深空网、欧空局深空网之外 ， 又一功能完备的全球性测控网 。除了这些专用的深空测控天线外 ， 分布在国内的众多射电望远镜也能帮助接受信号 ， 为我国深空探测任务保驾护航 。八、火星和地球的比较太阳系内有八大行星 ， 其中水星、金星、地球和火星属于岩石行星 ， 探测器可以在上面着陆 ， 木星、土星、天王星和海王星属于气态行星 ， 没有固体表面 。在四颗类地行星中 ， 金星和地球的大小最为接近 ， 但除了大小之外 ， 其他方面就很不一样了 ， 金星表面的温度可达400摄氏度 ， 甚至可以让铅熔化 ， 人类是无法在这样的环境中长期驻留和生存的 。
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