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成都商报红星新闻|下一站火星：恐怖7分钟，天问一号400000000公里闯关之旅( 二 )


成都商报红星新闻|下一站火星：恐怖7分钟，天问一号400000000公里闯关之旅
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图据NASA
火星相比于地球 ， 体积小了很多 ， 表面干旱 ， 而且大气也很稀薄 ， 小于1%的地球大气压 ， 而且以二氧化碳为主 ， 没有像地球一样的大偶极场来阻挡高能射线 。 所以 ， 虽然火星是宜居带星球 ， 但即使是移民火星也不能像在地球上一样舒适地生活 。
除了“宜居星球”身份 ， 火星探测对于天文学观测还有潜在的重大的促进意义 ， 在射电观测中越长的基线意味着越高的分辨率 ， 所以有台站遍布全世界的甚长基线干涉阵 ， 1997年的时候 ， 日本发射一个射电望远镜到近地空间得到了2.5万KM的基线长度 。
成都商报红星新闻|下一站火星：恐怖7分钟，天问一号400000000公里闯关之旅
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射电望远镜 图片由作者提供
如果能在火星上建起射电望远镜 ， 并与地面站形成干涉阵 ， 那么基线长度将会达到10^9千米的量级 ， 相应的理论分辨率也会提高很多 。 而且 ， 由于特殊位置以及质量体积相对较小 ， 火星是地月系外最容易登陆的行星 。 下一步如果射电天文扩张到星际长基线干涉 ， 火星将是第一个天线的落脚点 。
去火星有多难？
从上世纪60年代开始 ， 苏联和美国纷纷向火星发射探测器 ， 迄今为止 ， 人类对火星进行了45次探测 ， 实现了飞跃、环绕、着陆和巡视 ， 但成功率不高 ， 不到50% 。 通过下面的表格可以看出 ， 和飞跃、环绕探测相比 ， 着陆、巡视类探测任务更是难上加难 ， 成功率很低 ， 通过这些数据也能看出到达火星、着陆火星难度还是很大的 。
成都商报红星新闻|下一站火星：恐怖7分钟，天问一号400000000公里闯关之旅
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图片由作者提供
为征服眼前这个荧荧如火的星球 ， 中国航天人进行了数年的努力 。 如今 ， 天问一号的闯关之旅才刚刚开始 。
关口一共有8道：
第一关：必须抓住的发射窗口 。
第二关：需要强力的运载火箭 。
第三关：切入霍曼转移轨道 。
第四关：深空导航制导与控制 。
第五关：“绕、着、巡” ， 一个都不能少 。
第六关：切入轨道 ， 静待时机 。
第七关：着陆时的恐怖七分钟 。
第八关：巡视器出发 ， 开机工作 。
成都商报红星新闻|下一站火星：恐怖7分钟，天问一号400000000公里闯关之旅
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图片由作者提供
我们着重介绍一下第七关 ， 它可以被形容为“刀尖上舞者”在火星表演着陆艺术 。
由于距离过于遥远 ， 地球和火星双向通讯延时将长达几十分钟 。 且火星着陆时间一般仅在7~8分钟左右 ， 地面工作人员不可能人工控制复杂的火星着陆过程 ， 这一切全要靠着陆器自己完成 。
火星有大气 ， 但又特别稀薄 。 这成了航天人又爱又恨的因素：一方面 ， 可以利用大气气动减速 ， 使用降落伞；另一方面 ， 必须找准进入角度 ， 过大着陆器会过热焚毁 ， 过小会打水漂一样滑入深空 ， 根本无法着陆 。 更重要的是 ， 火星大气的密度还太低了 ， 甚至还不足地球大气层的1% ， 即便最大极限地利用了火星大气减速 ， 依然无法把速度降到理想状态 ， 要想着陆火星必须自带反推火箭 。
让我们来大概描述一下天问一号着陆的过程吧：
刚开始 ， 通过整体和隔热大底气动减速约5分钟 ， 着陆器速度从约5千米/秒减速到数百米/秒 ， 已到极限 ， 隔热大底的温度已升到2000余摄氏度 。 此时 ， 巨大降落伞展开 ， 在不到100秒时间内把速度进一步降低到约100米/秒 。 随后 ， 隔热大底、降落伞和支撑结构先后脱离着陆器 。 被烧蚀得不成样子的隔热大底将会坠向火星表面 ， 成为天问一号最先抵达火星表面的部分 ， 也算是它“蜡炬成灰泪始干”的“褒奖” 。


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