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青岛共青团|七月，宜上“火”


北京联盟_本文原题：七月 ， 宜上“火”
来源： 微信公众号 “中国科普博览”（ID：kepubolan）
2020年7月23日 ， 文昌卫星发射中心 ， 长征五号运载火箭搭载“天问一号”探测器 ， 点火升空 ， 发往火星 。
青岛共青团|七月，宜上“火”
本文插图

图片：江程杰
早在上个世纪 ， 美国就已经把人送上了月球 ， 现在已经2020年了 ， 只是送一个探测器去火星 ， 很难吗？
答案是：难 ， 而且很难！
为什么？给大家看两组数字 。
第一组：50% 。
这是人类开始火星探测至今的60年里 ， 火星探测大致的成功率 。 是不是觉得还可以 ， 至少有一半成功了？
那么 ， 看下对比：人类金星探测的成功率约77% ， 月球探测的成功率约76% ， 土星的泰坦卫星探测的成功率是100% ， 相比之下 ， 探测火星确实很难 ， 火星也被称为“探测器坟场” 。
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第二组：5500万公里——4亿公里 。
这是地球和火星之间的距离 。 最远的时候 ， 火星离地球的距离超过了4亿公里 。 我们每晚抬头都能看到的月亮 ， 月球距离地球有多远呢？答案是36.3万——40.5万千米 ， 地火距离是地月距离的几百倍 。
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即使我们巧妙地选择了发射窗口 ， 能够最省时到达火星 ， 天问一号也将孤身一人在太空中飞行近6个月 。 而且这已经是我们能达到的最快速度 ， 如果换乘900km/h的客机 ， 飞同样的路线起码需要四五十年 。
天问一号不仅要孤身一人走过这段很长的路 ， 还准备挑战“一次三连”——一口气搞定环绕、着陆、巡视 ， 为我们带来更多对火星的认识 。
那么 ， 要完成难度这么高的任务 ， 航天人和科学家一定是全程密切关注、坐在电脑旁 ， 对天问一号下达各种指令 ， 进行精密操作吧？
然而 ，受制于通讯 ， 天问一号在深空的大多情况下是无法被远程协助的 。
我们还是没办法实时操控奔赴火星的天问一号 ， 主要还是因为地球到火星实在太远了 ， 信号传输需要时间 。
当地球与火星处于最大距离时 ， 通信信号光速传输单程就需要22分钟！22分钟的延时是什么概念？想象一下这个场景——你开启了一把紧张刺激的实时竞技游戏 ， 开局 ， 你发出了“请求集合”的信息 ， 你的队友们在22分钟后 ， 收到了这条莫名其妙的信息并看了看他眼中呆若木鸡的你 ， 看了看惨败的战绩 ， 点击了“收到”并集体将你举报 。
也就是说 ， 天问一号大多时候必须独立作业 。
可以这么理解 ， 她初次上场 ， 刚出地球这个新手村 ， 便被告知“你已经是一个成熟的探测器了 ， 要尽量独立解决前所未有的难题 ， 我们已经把秘籍都传授给你 ， 带着全村的希望 ， 出发吧！”
那么 ， 这个“被迫成熟”的探测器是如何决胜千万里之外 ， 进星赶考 ， 独当一面的呢？我们要结合着她的三个目标一起说：
目标一：火星环绕
顾名思义 ， 就是一圈一圈环绕着火星并在过程中展开各项探测 。
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本文插图

火星探测器飞行效果图（图片来源：国家航天局）
想要进行环绕 ， 就要先从地球到达目的地——火星轨道 。 这个难度相当于——从巴黎打一个高尔夫球 ， 正好落到东京的某个球洞里 。 靠奇迹吗？不 ， 靠科技——从地球飞抵这个轨道 ， 探测器需要6至11个月的时间 。
期间会受到太阳系内多个天体的引力扰动 ， 还会受到太阳风、空间辐射的干扰 ， 探测器会通过内置的陀螺仪、天文导航、多普勒导航等多个仪器来对自身的姿态与位置进行确认 ， 同时与地面超算平台得到的轨道进行比对 ， 进行调整 。


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