四大|中国首次火星探测的四大看点( 二 )
对于普通发射任务,1个发射窗口只需要设计1条火箭发射轨道。此次任务则不同。如果把发射比作打靶,发射“天问一号”探测器就是在打移动靶,因为地球和火星的相对位置在不断变化,只有不断调整发射轨道,才能让探测器入轨更精确,在奔火过程中节约燃料。为此,研制团队共设计42条发射轨道,这在中国航天史上绝无仅有。
据专家介绍,长征五号系列火箭接下来会更加忙碌,比如,长征五号将继续深空探测之旅,在年内发射嫦娥五号月球探测器实现对月球样本的采用返回;长征五号B火箭将作为空间站建设的“专属列车”,在未来2-3年时间内相继完成空间站核心舱和实验舱的发射。▲
看点三:中国为何要去探火星
据公开数据统计,迄今为止,人类探火成功率很低。纵观人类航天史,目前也仅有美国和苏联两国曾成功实现登陆火星,其中美国的“海盗1号”和“海盗2号”火星探测器还是迄今为止唯一成功实现通过一次发射完成环绕探测和着陆探测的探测器。
然而,尽管探测火星是一项高风险的尝试,却依旧让传统航天大国,乃至非传统航天大国“趋之若鹜”,自1996年以来,几乎每隔26个月的发射窗口都有火星探测器发射任务。而在2020年夏,就有三个国家的探测器会前往火星,分别是阿联酋“希望”号、美国“火星-2020”和中国“天问一号”火星探测器。
既然探测火星“胜算”不到一半,为何如此多的国家还甘愿不计代价“放手一搏”呢?基于人类目前对于火星的认知,火星是离地球较近且环境最相似的星球,一直是人类走出地月系统开展深空探测的前站。在太阳系八大行星中,火星的物理性质和化学性质与地球最为相近。火星主要是由硅酸盐岩石构成,有类似地球的岩石地表,火星拥有高山、平原和峡谷等多种地形,南方充满陨石撞击的高地和峡谷,北方则多是被熔岩填平的平原,由于自转轴倾角和自转周期与地球相近,火星的昼夜长短及四季变化与地球也几乎一样。
在以往探测中还发现,火星的表面似乎有液态水流过的痕迹,现有证据已表明有水冰存在于火星极地的冰盖中。水的发现,引发人们对于火星上是否存在孕育生命条件以及火星是地球过去还是地球未来的思考和探索,研究火星对认识地球演变具有非常重要的比较意义。此次中国首次火星探测任务,就将对火星的形貌与地质构造特征、火星表面物质组成以及火星表面土壤特征与水冰分布展开研究。
此外,与地球类似的是,火星周围也有大气层。区别在于,火星大气层的主要成分是二氧化碳,但是人类可以通过技术手段对火星进行“改造”,从火星大气的二氧化碳中提取出氧气,这样不仅可以供人类呼吸,还能制成燃料。
而基于人类现有的航天能力,飞行时间8-10个月即可抵达火星,相比更远的行星和卫星,探索火星的任务周期更为合适。
因为火星与地球有着较为类似的环境和探火不超越人类技术能力的可行性,使得未来机器人或人类驻守火星成为可能。在载人登月之后,火星也被公认为是人类登陆行星的首选目标。
欧阳自远院士认为,通过技术手段提高火星表面温度、增加火星大气浓度等,可以进一步建立火星表面生态环境。
不过,将火星改造成为一个适宜人类生存与发展的绿色星球的远景是美好的,但具体实施起来十分不易,工程之浩大、成本之巨、技术难度之高、科学实施步骤之复杂是可想而知的,可能需要人类通过几个世纪艰苦卓绝的努力才能实现。▲
看点四:下个登陆火星的是谁
为了拓展第二家园,开发地外生存空间,从上世纪60年代开始,美国、苏联、欧洲以及日本等都竞相开始探索火星的历程。而在火星表面登陆则是探索火星中难上加难的任务,目前只有极少数国家的着陆器与火星车曾登陆火星表面。
中国“天问一号”探测器发射之后,按照计划,美国“火星-2020”探测器也将携带“毅力”号火星车开启火星之旅。到底哪个火星车与着陆器将成为着陆在火星表面的下一个航天器呢?根据中国官方日前发布的信息,中国首个火星车高度为1.85米,重约240公斤,设计寿命为3个火星月,相当于92个地球日。专家表示,美国“火星-2020”火星探测器中除了“毅力”号火星车,还携带了世界第一架小型无人驾驶直升机“机智”号,它将前往火星车无法到达的区域勘察。
采访人员根据公开资料梳理了一下人类航天器登陆火星的案例。1971年5月,苏联发射“火星3号”探测器,其释放的着陆器由于遭遇火星沙尘暴,在开始照相扫描22秒后与地球失去联系。
1975年8月,美国“海盗1号”升空,其于次年7月释放的着陆器顺利落至火星表面,向地面传回彩色照片。
1996年12月,美国“火星探路者”号发射。次年7月,其所携带着陆器顺利落至火星,释放出“索杰纳”号火星车,实现漫游考察并发现远古水痕。
2003年,美国“勇气”号和“机遇”号火星车分别于6月和7月发射升空。2010年“勇气号”在服役6年后与地球失去联系,“机遇”号则于2019年2月14日正式停止工作,为15年探索火星表面之旅画上完美句号。
2011年11月,美国“好奇”号火星车发射升空。2012年8月,“好奇”号火星车在火星表面着陆,这是人类迄今在其他星球登陆的最精密移动科学实验室。
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