天问|发射成功!关于天问一号的疑问和误区都在这里了( 二 )


天问|发射成功!关于天问一号的疑问和误区都在这里了
△霍曼转移 vs. 快速转移 , 大小距离没有按比例 。 绘制:?haibaraemily
按目前公布的信息来看 , 天问一号的地火转移之旅需要在路上花费约6个半月(算是很快的了) , 于2021年2月抵达火星附近 。
03 抵达火星附近之后做什么?
天问一号计划在一次任务中实现“环绕、着陆、巡视”三大目标 , 首先需要完成的就是“环绕” 。 待到2021年2月 , 天问一号在抵达火星附近之后需要通过“刹车”减速(近火制动) , 被火星引力捕获 , 进入环火星轨道 。
不过 , 天问一号并不会在入轨之后立刻分离着陆装置 , 而是和NASA的海盗号任务相似 , 让环绕器先经过一段时间的火星停泊轨道探测 , 实际考察了着陆区之后再释放着陆装置 , 可以说是非常谨慎了 。
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△天问一号会在火星停泊段对着陆区进行进一步考察 。 改编自:参考文献 [1]
经过2-3个月的在轨运行 , 调整好轨道 , 确认了着陆区状况之后 , 天问一号环绕器将在2021年4月之后释放着陆巡视组合体 。
04 “恐怖七分钟”?对 , 也不对
从进入火星大气层 , 到着陆火星表面 , 探测器需要经过一段艰险异常的路程 。 天问一号的着陆巡视组合体也必须经历这段严酷的考验 。
人们常常把这段路程“恐怖七分钟”甚至“死亡七分钟” , 但其实不一定 。
对的地方在于:恐怖确实是恐怖的 。 着陆过程不仅复杂艰险 , 而且由于信号延迟和屏蔽 , 无法得到地面站的支援 , 一切都要靠探测器自主完成 。 迄今为止的火星着陆任务近一半折戟于此 。
不一定的地方在于:不一定是七分钟 。
事实上 , 目前的火星着陆任务绝大多数是抵达火星后直接着陆的 , 即使是欧空局的痕量气体轨道器(TGO) , 也是抵达火星后先扔下斯基亚帕雷利着陆器 , 然后才进入环火星轨道的 。 这就意味着 , 这些着陆任务在进入火星大气层的时候速度更大 , 着陆过程所需的时间也更短 。
典型的“恐怖七分钟”案例洞察号 , 进入火星大气层时速度约5.5 km/s▼
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△洞察号着陆时序 。 汉化自:[2]
但并不是所有的火星着陆任务都这样 。 如果是先减速进入环火星轨道 , 然后再分离着陆的话…显然 , 着陆任务进入大气层的速度会降低不少 。 以NASA的海盗号任务为例 , 海盗号是先环绕器进入环火星轨道 , 对着陆区进行了一个多月的考察之后 , 才择机释放的着陆器 。 在这种情况下 , 海盗号着陆器进入火星大气层的速度是4.6 km/s , 比洞察号低了16% 。 这段着陆过程花了多久呢?大约10分钟 [3] 。
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△海盗号着陆时序 。 来源:NASA《海盗号任务手册》[3]
那同样采用先环绕器入轨 , 再择机释放着陆装置的天问一号呢?按目前公布的时序来看 , 天问一号着陆巡视组合体进入大气层的速度约4.8 km/s , 整个着陆过程大约需要8分钟 。
这是天问一号的“恐怖八分钟”▼
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△来源:果壳
05 着陆在哪里?
天问一号最初选了2个备选着陆区 , 有趣的是也和两艘海盗号(Viking 1和Viking 2)很像 , 分别是1区(克律塞平原)和2区(乌托邦平原) [1] 。
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△来源:参考文献 [1]
根据天问一号项目组最近在《自然·天文》上发表的任务介绍 , 目前进一步拟定的着陆区是2区(乌托邦平原)[4]——和NASA的洞察号、毅力号任务相对比较近(注意:不是火星车行驶可达的那种近啊别误会!) 。
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不过 , 具体的着陆区还要等到环绕器实际打探过一番才会最终确定 , 还要再等等啦 。
06 天问一号 , 探测什么?
环绕器携带7种科学仪器 , 火星车携带6种科学仪器 。 注意 , 这里说的都是“科学”仪器 , 事实上探测器还会携带诸多工程仪器 , 例如避障相机、监视相机、惯导装置等等 。
环绕器科学仪器位置▼
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△(天线展开状态未显示)
火星车科学仪器位置▼


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