到现在为止总共执行的火星探测计划有45个,成功了18个,成功率为40%,执行登陆任务的探测器有13个,成功8个,成功率61.54%,其实这数据看起来还不错,那么月球呢?月球探测器一共145个,成功77个,成功率为53%,比火星好那么一点!但执行月球登陆任务的探测器数量为60,成功着陆27,成功率只有45%,两者相比似乎还是月球更难一些,是这样吗?
为什么月球登陆比火星还难?
不知道各位有没有发现一个问题,当前在火星表面和轨道上工作的8个探测器中,都是2000年以后发射的,而早期在1975年海盗一号和二号登陆器分别成功,之后多次失败,但整体成功率来看,如果按发射失败或者未进入轨道等计算在内的话,相对会低很多,但这并不会成为火星任务更容易或者更难列举案例,为什么月球登陆失败案例那么高,完全是因为月球的地位所致。
月球是人类在深空之路上第一个实弹演习演习现场
怎么会是月球呢?不是近地轨道发射卫星吗?其实这可以理解,但近地轨道只是实习,月球才是真正考验技术的时候,月球够近,但又足够远,足以考验人类的各种技术:
火箭
定位与测控
火箭排第一位很容易理解,能将探测器送入地月转移轨道无疑是第一任务,否则后续所有任务都不要谈了,但接下来的定位于测控就有比较难理解了,不是有无线电吗?月球不就在那里,还能跑了不成?确实是这样,月球那么大,目视都能看到,为什么还要定位测控?
月球在围绕地球公转
月球大概27天多一点绕地球一圈,地月平均距离大约是38.4万千米,从地球到月球从阿波罗时代的3天到以色列探测器一天天绕上去的十天半个月甚至更久不等,我们按嫦娥四号的5天计算,如果你向现在看到月球往前飞的话,5天后月球已经跑到44万千米之外。
另一个关键是,茫茫太空中,探测器在哪里?地面上上有经纬度加上高度,你就被定位了,但太空中根本没有参考系,所以对自身定位技术必须要过关,一般现代对木星轨道内的探测器都可以使用甚长基线干涉定位技术,而这个发展代表着这个各家射电天文和甚长基线干涉技术的水准。
还有一个通讯,地球在自转,月球在公转,架设在地球上的天线会随着地球转动而失去目标,怎么解决?中继卫星或者全球测控天线分布,比如NASA在全球就有数个深空通讯基地。
落月制动火箭技术
测控与定位解决了,探测器也送到了月球轨道上,那么这么下去?月球无大气,只能全程火箭制动落月,这个非常考验火箭技术,所幸月球引力比较小,绕月速度不高,否则落月时制动燃料都不够。
所有这些技术都具备后,月球我们来啦........卧槽,掉了,再来一个试试,卧槽,又掉了.......好吧,再接再厉,第三个终于成功了,这就是月球失败案例众多的原因,既然是实弹演习场所,那么就得接受各种事故濒发,当然更多的是我们要感谢它给我们提供了一个练兵场所,否则最近的行星是金星,怎么说有4000多万千米,这成本,学费还没交完就破产了。
登陆火星难还是月球难?
火星与月球条件不一样,比如月球的逃逸速度是2.4千米/秒,火星的逃逸速度为5.02千米/秒,月球无大气,火星有一个薄薄的大气层,因此探测器到达月球和火星轨道后,降落的过程是不一样的。
降落火星有点类似重返地球,因为会高速穿过大气层,唯一的差别时环火轨道速度比较低,而且火星大气层稀薄,因此可以利用大气层为探测器减速,省去不少动力制动的火箭燃料,但需要一个穿过大气层的优秀气动外形,所以各位可以发现,尽管火星探测器和月球登陆探测器有各种外观,但在登陆过程中,火星探测器是包在整流罩内的,而月球则是裸露在外,这是两者最大的区别。
另外最后降落时刻,火星探测器五花八门,比如有气球减震缓冲的,也有降落伞在最后时刻利用反推火箭的,其实月球也可以用类似的方式,但月球大都是反推火箭直接落月。不过最近降落火星的探测器洞察号是火箭反推降落。
洞察号从火星轨道到降落火星表面的过程,请注意哦,现代在其他天体登陆的探测器大都有自主选择着陆场地的功能,要不然就是盲降,下面如果一堆乱石,那就悲剧了。
深空测控技术
登陆火星我们仍然要提这个技术,比起其他技术来,这个门槛还是有点高,因为火星轨道通讯受到太多的影响,至少我们要将登陆时间安排在地球能看到火星并且远离太阳的时候,否则太阳的无线电干扰太强。
洞察号登陆时的两颗中继通讯卫星:瓦力和伊娃
另外更丧的是地球在自转,火星也在自转,通讯还延迟半分钟到数分钟不等,要搞定火星测控可不是一件容易的事。
各种上下其手的火星通信手段,但有一点是无法避免的,就是延迟,我们无法缩短距离,但可以将通道保障到更稳定。
因此从整体技术上来看,火星更难一些,月球探测器摔得多是因为有点本事都就往月球上丢探测器,所以,整个水准就被拉低了,却让月球来背锅,情何以堪啊!